PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI...

119
i UNIVERSITAS INDONESIA PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI RING DI EMP MALACCA STRAIT DENGAN MENGGUNAKAN RELE ARUS LEBIH BERARAH SKRIPSI diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik ARIF WIRAWAN 0606073770 FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO DEPOK DESEMBER 2010 Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Transcript of PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI...

Page 1: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

i

UNIVERSITAS INDONESIA

PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI

PADA PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI RING DI

EMP MALACCA STRAIT DENGAN MENGGUNAKAN RELE

ARUS LEBIH BERARAH

SKRIPSI

diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

ARIF WIRAWAN

0606073770

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

DEPOK

DESEMBER 2010

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

egi
Stempel
Page 2: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

ii

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS

Skripsi ini merupakan hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang

dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.

Nama : Arif Wirawan

NPM : 0606073770

Tanda Tangan :

Tanggal : 30 Desember 2010

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 3: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

iii

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 4: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

iv

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya panjatkan hanya kepada Allah SWT, karena atas berkah

dan rahmat-Nya, saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Penulisan skripsi

ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar

Sarjana Teknik Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas

Indonesia. Saya menyadari bahwa tanpa bantuan dan bimbingan dari berbagai

pihak dari masa perkuliahan hingga saat penyusunan skripsi ini, sangatlah sulit

bagi saya untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, saya

mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ir. Amien Rahardjo, MT., selaku dosen pembimbing yang telah

menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk membimbing saya dalam

penulisan skripsi ini.

2. Ibu, yang senantiasa mendoakan yang terbaik untuk anaknya ini agar

mimpi-mimpinya bisa terwujud.

3. Bapak, Abang, Kakak, dan keponakanku Kayla yang telah memberikan

dukungan baik moril maupun materiil.

4. Mas Agung Widyantoro, selaku mentor selama penulis melaksanakan

Program Tugas Akhir di PT Energi Mega Persada.

5. Pak Subaga, Pak Tanjung, Pak Miftah, Mas Andhy, Mas Aji, Mas Hadi,

Bang Kosmar, Mas Budi, Pak Agus, Pak Imam, dan seluruh karyawan PT

Energi Mega Persada terutama Divisi Operation Engineering yang tidak

bisa saya sebutkan satu-persatu.

6. Mbak Yunike dari HRD yang telah mengurus segala administrasi saya

sehingga saya bisa mendapat kesempatan untuk TA dan KP di PT Energi

Mega Persada.

7. Teman-teman asisten Lab TTPL: Chairy Wahyu Winanti (bandar duit

yang dermawati, walau suka labil juga), Wilman (yang jarang ngaca

karena takut nerima kenyataan), Andigan (pakar download segala macam

file), Bestion (yg pinter niruin orang buat becandaan), Ari (tempat

numpang kalo lagi males ke kontrakan), Daniel (tempat ngeprint gratis),

Pungkie (sering nyetel lagu ama nyanyi2 sampe bikin pusing), Pandu

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 5: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

v

(yang sering bawa rombongan PES bikin lab jadi rame), dan Hermawan

(kadang2 masih suka ke lab buat ngasi sedekahan). Terima kasih karena

telah menjadi bagian dari keluarga Lab TTPL. Semoga kita semua bisa

bertemu lagi di lain kesempatan.

8. Syukron Ma’mun, teman seperjuangan gatrik angkatan 45, tempat nebeng

tiap pulang ke kontrakan yang menghabiskan waktu 30 menit kalo

ditempuh dengan berjalan kaki.

9. Bu Iis beserta keluarga, tempat saya menumpang selama kuliah 5.5 tahun

sejak masih di Matematika UI. Maafkan saya bu jika jarang bayar

kontrakan. Nanti kalau saya sudah bekerja kapan-kapan akan main ke sana

lagi.

10. Mbak Nur, yang telah memberikan saya laptop sehingga saya bisa

mengerjakan tugas-tugas kuliah dan skripsi ini.

Dan semua pihak yang telah membantu saya dalam penulisan skripsi ini

namun tidak dapat saya sebutkan satu persatu, saya ucapkan terima kasih dan

semoga Allah SWT membalas kebaikan semuanya.

Penulis

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 6: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

vi

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK

KEPENTINGAN AKADEMIS

Sebagai civitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di

bawah ini:

Nama : Arif Wirawan

NPM : 0606073770

Program Studi : Teknik Elektro

Departemen : Teknik Elektro

Fakultas : Teknik

Jenis Karya : Skripsi demi perkembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada

Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Non-eksklusif (Non-exclusive

Royalty-Free Right) atas karya ilmiah saya yang berjudul:

PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA

PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI RING DI EMP MALACCA STRAIT DENGAN MENGGUNAKAN RELE ARUS LEBIH BERARAH

beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non-

eksklusif ini Universitas Indonesia berhak menyimpan,

mengalihmendia/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database),

merawat, dan mempublikasikan skripsi saya selama tetap mencantumkan nama

saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di: Depok

Pada tanggal: 17 Desember 2010

Yang menyatakan,

(Arif Wirawan)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 7: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

vii

ABSTRAK

Nama : Arif Wirawan

Program Studi : Teknik Elektro

Judul : PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI PADA PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI RING DI EMP MALACCA STRAIT DENGAN MENGGUNAKAN RELE ARUS LEBIH BERARAH

Perubahan bentuk jaringan distribusi dari radial menjadi ring mengakibatkan perubahan setting koordinasi rele proteksi. Salah satu akibat perubahan tersebut adalah penggunaan rele arus lebih berarah. Untuk menentukan setting rele arah ini, langkah-langkah yang dilakukan adalah dengan melakukan studi aliran daya untuk menentukan arus beban maksimum yang melewati rele. Kemudian dilakukan perhitungan arus gangguan hubung singkat untuk menentukan setting arus pada rele. Selanjutnya adalah menentukan arah kerja rele. Skripsi ini akan membahas perancangan sistem koordinasi rele proteksi pada perencanaan jaringan distribusi ring di EMP Malacca Strait dengan menggunakan rele arus lebih berarah. Dari hasil simulasi didapatkan bahwa koordinasi antar rele telah bekerja sesuai dengan kriteria, yaitu waktu kerja antar rele berkisar 0.3 – 0.4 detik.

Kata kunci: rele arus lebih berarah, sistem koordinasi proteksi, jaringan distribusi ring

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 8: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

viii

ABSTRACT

Name : Arif Wirawan

Major : Electrical Engineering

Title : DESIGN OF PROTECTIVE RELAYING COORDINATION SYSTEM FOR RING DISTRIBUTION NETWORK PLANNING IN EMP MALACCA STRAIT BY USING DIRECTIONAL OVERCURRENT RELAY

Changes in the form of radial distribution network into the ring resulted in changes in the coordination of relay protection settings. One result of these changes is the use of directional relay. To determine the directional relay settings, the steps taken is to conduct power flow studies to determine the maximum load current passing through the relay. We then performed a short circuit fault current calculation to determine the current settings on the relay. Further work is to determine the direction of relay. This thesis will discuss the coordination of relay protection system design on the ring distribution network planning in EMP Malacca Strait by using the directional relay. From the simulation results is found that coordination between the relay has been working in accordance with the criteria, i.e. work time between the relay range 0.3 - 0.4 seconds.

Keyword: directional overcurrent relay, protection coordination system, ring distribution network

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 9: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………………………………. i

PERNYATAAN ORISINALITAS………………………………………… ii

HALAMAN PENGESAHAN……………………………………………...iii

KATA PENGANTAR…………………………………………………….. iv

HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI…………... vi

ABSTRAK……………………………………………………………….... vii

ABSTRACT………………………………………………………………. viii

DAFTAR ISI………………………………………………………………. ix

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………. xii

DAFTAR TABEL…………………………………………………………. xiv

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang…………………………………………………………. 1

1.2 Tujuan………………………………………………………………….. 2

1.3 Pembatasan Masalah………………………………………………….... 2

1.4 Metode Penulisan………………………………………………………. 3

1.5 Sistematika Penulisan………………………………………………….. 3

BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Gangguan Hubung Singkat…………………………………………….. 4

2.1.1 Hubung Singkat………………………………………………….. 4

2.1.2 Komponen Simetri………………………………………………. 7

2.1.3 Jenis dan Analisa Gangguan……………………………………... 11

2.2 Proteksi Sistem Tenaga Listrik…………...…………………................. 16

2.2.1 Pengertian Dasar…………..……………………………………... 16

2.2.2 Daerah Pengamanan………………………………………………17

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 10: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

x

2.3 Komponen Dasar pada Sistem Proteksi……...…..…………………….. 18

2.4 Trafo Pengukuran…………………….………………………………... 19

2.4.1 Trafo Arus……………………………………………………….. 19

2.4.2 Trafo Tegangan…………………….............................................. 22

2.5 Rele Arus Lebih Berarah………………………………………………. 24

2.5.1 Umum……………………………………………………………. 24

2.5.2 Prinsip Kerja Rele Arus Lebih Berarah………………………….. 25

2.5.3 Hubungan 90 – 60 untuk Rele Fasa……….................................... 30

2.5.4 Hubungan 90 – 60 untuk Rele Tanah……………………………. 32

2.5.5 Koordinasi Rele………………………………………………….. 33

2.6 Studi Aliran Daya……………………………………………………… 34

2.6.1 Umum……………………………………………………………. 34

2.6.2 Metode Perhitungan Aliran Beban pada ETAP…………………. 35

BAB 3 PERANCANGAN SETTING RELE ARUS LEBIH BERARAH

3.1 Umum………………………………………………………………….. 39

3.2 Spesifikasi Kabel yang Digunakan pada Rencana Jaringan Ring……... 41

3.3 Langkah- langkah Perancangan Sistem Proteksi………………………. 41

3.4 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat…….…………………… 44

3.5 Perhitungan Setting Arus dan Waktu Kerja Rele Arus Lebih…………. 45

3.6 Rencana Konfigurasi Rele Proteksi………………………..................... 46

3.7 Perhitungan Arus Beban Maksimum………........................................... 47

3.8 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat untuk Setting Rele…….. 48

3.9 Arus Hubung Singkat Maksimum dan Minimum untuk Setting Rele… 50

3.10 Penentuan Setting Trafo Arus dan Trafo Tegangan………………….. 51

3.11 Penyetelan Nilai Arus untuk Rele Fasa dan Rele Tanah……………... 51

3.12 Penentuan Time Multiplier Setting…………………………………… 53

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 11: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

xi

BAB 4 HASIL SIMULASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH BERARAH………………………………………………………… 55

10.1 Penyetelan Rele pada Jaringan Radial (Existing)…………………… 55

10.2 Penyetelan Rele pada Jaringan Ring………………………………… 56

10.3 Hasil Simulasi Koordinasi Rele Proteksi……………………………. 57

4.3.1 Titik Gangguan pada Cable A…………………………………. 57

4.3.2 Titik Gangguan pada Cable B…………………………………. 59

4.3.3 Titik Gangguan pada Cable C…………………………………. 61

4.3.4 Titik Gangguan pada Cable D…………………………………. 63

4.4 Perbandingan Kualitas Tegangan Jaringan Radial dan Ring……….. 65

4.4.1 Kualitas Tegangan pada Jaringan Existing (radial)……………. 65

4.4.2 Kualitas Tegangan pada Jaringan Planning (ring)…………….. 66

4.5 Studi Aliran Daya Saat Terjadi Gangguan pada Cable D…………… 68

BAB 5 KESIMPULAN…………………………………………………… 71

DAFTAR ACUAN………………………………………………………… 72

DAFTAR PUSTAKA……………………………………………………… 73

LAMPIRAN……………………………………………………………….. 75

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 12: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan jalur pentanahan…….. 4

Gambar 2.2 Arus Hubung Singkat………………………………………… 7

Gambar 2.3 Komponen urutan positif…………………………………….. 8

Gambar 2.4 Komponen urutan negatif……………………………………. 8

Gambar 2.5 Komponen urutan nol………………………………………… 9

Gambar 2.6 Sistem tak seimbang yang dibangun dari komponen simetri…. 11

Gambar 2.7 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui impedansi Zn dan gangguan terjadi pada fasa A ke tanah melalui impedansi Zf………………………………………………… 12

Gambar 2.8 Rangkaian urutan untuk hubung singkat 1 fasa ke tanah……. 12

Gambar 2.9 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui impedansi Zn dan gangguan terjadi antara fasa A dan fasa B melalui impedansi Zf………………………………………………… 13

Gambar 2.10 Rangkaian urutan untuk hubung singkat 2 fasa……………... 13

Gambar 2.11 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui impedansi Zn dan gangguan terjadi antara fasa A dan fasa B ke tanah melalui impedansi Zf…………………………………. 14

Gambar 2.12 Rangkaian urutan untuk hubung singkat dua fasa ke tanah… 14

Gambar 2.13 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral yang ditanahkan langsung dan terjadi gangguan hubung singkat 3 fasa………………………………………………………….. 15

Gambar 2.14 Rangkaian urutan untuk hubung singkat 3 fasa……………... 15

Gambar 2.15 Pembagian zona proteksi………………………….………... 18

Gambar 2.16 Rangkaian CT………………………………………………. 20

Gambar 2.17 Diagram vektor CT………………………………………..... 21

Gambar 2.18 Rangkaian VT………………………………………………. 23

Gambar 2.19 Diagram vektor VT…………………………………………. 23

Gambar 2.20 Arah arus gangguan pada jaringan dengan sumber dari kedua ujung saluran………………………………………………………. 24

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 13: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

xiii

Gambar 2.21 Prinsip dasar elemen arah pada rele………………………… 26

Gambar 2.22 Rele arah tipe induksi……………………………………….. 27

Gambar 2.23 Rele arah hubungan 300…………………………………….. 28

Gambar 2.24 Rele arah hubungan 600……………………………………. 28

Gambar 2.25 Rele arah hubungan 900 (300 AMT)……………………….. 29

Gambar 2.26 Rele arah hubungan 900 (450 AMT)………………………... 30

Gambar 2.27 Rele arah hubungan 900 – 600………………………………. 31

Gambar 2.28 Rele arah hubungan 900 – 600 untuk gangguan tanah……..... 32

Gambar 2.29 Karakteristik rele definite…………………………………….33

Gambar 2.30 Karakteristik rele inverse……………………………………. 34

Gambar 3.1 Rencana perubahan sistem jaringan distribusi di Kurau……… 39

Gambar 3.2 Diagram alir perancangan rele proteksi………….…………… 43

Gambar 3.3 Bentuk jaringan dan rencana konfigurasi rele………………… 47

Gambar 3.4 Arus beban maksimum yang melewati rele pada jaringan ring 48

Gambar 3.5 Titik terjadinya gangguan hubung singkat…………………… 50

Gambar 4.1 Konfigurasi rele arus lebih jaringan existing…………………. 55

Gambar 4.2 Rencana konfigurasi rele arus lebih pada jaringan ring………. 56

Gambar 4.3 Titik gangguan antara SWGR201 dan PS3AC2……………… 58

Gambar 4.4 Titik gangguan antara PS3AC2 dan PS4AC3………………… 60

Gambar 4.5 Titik gangguan antara PS4AC3 dan PS5BG1………………… 62

Gambar 4.6 Titik gangguan antara PS5BG1 dan SWGR201……………… 64

Gambar 4.7 Diagram satu garis jaringan existing…………………………. 65

Gambar 4.8 Diagram satu garis planning sistem jaringan ring……………. 67

Gambar 4.9 Diagram satu garis saat terjadi gangguan pada Cable D……… 68

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 14: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Frekuensi gangguan pada sistem tenaga listrik……….………… 4

Tabel 3.1 Konstanta ANSI/IEEE dan IEC untuk standar rele arus lebih….. 46

Tabel 3.2 Arus beban maksimum yang melewati rele…………………….. 48

Tabel 3.3 Arus gangguan minimum 30 cycle yang melewati rele…………. 50

Tabel 3.4 Penyetelan arus pada rele fasa…………………………………... 52

Tabel 3.5 Penyetelan arus pada rele tanah………………………………… 52

Tabel 3.6 Penyetelan TMS pada rele fasa…………………………………. 53

Tabel 3.7 Penyetelan TMS pada rele tanah………………………………... 54

Tabel 4.1 Setting rele pada jaringan radial………………………………… 55

Tabel 4.2 Setting rele pada perencanaan jaringan ring…………………….. 57

Tabel 4.3 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F1a……………… 59

Tabel 4.4 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F1a……………. 59

Tabel 4.5 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F2a……………… 60

Tabel 4.6 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F2a……………. 61

Tabel 4.7 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F2b……………… 61

Tabel 4.8 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F2b……………. 61

Tabel 4.9 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F3a……………… 62

Tabel 4.10 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F3a…………… 62

Tabel 4.11 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F3b……………. 63

Tabel 4.12 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F3b…………… 63

Tabel 4.13 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F4a……………. 64

Tabel 4.14 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F4a……………64

Tabel 4.15 Hasil aliran daya untuk jaringan existing……………………… 66

Tabel 4.16 Hasil aliran daya untuk planning jaringan ring………………… 67

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 15: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

xv

Tabel 4.17 Hasil aliran daya saat terjadi gangguan pada Cable D………….69

Tabel 4.18 Perbandingan hasil aliran daya setelah rekomendasi…………... 69

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 16: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

1 Universitas Indonesia

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Suatu sistem tenaga listrik biasanya terdiri dari tiga bagian utama, yaitu

pembangkitan, transmisi, dan distribusi daya listrik. Energi listrik dibangkitkan di

pembangkit tenaga listrik, lalu ditransmisikan untuk kemudian didistribusikan ke

beban-beban. Namun dalam pelaksanaannya, sistem tenaga listrik sangat rentan

terhadap gangguan. Sumber gangguan ini bisa berupa gangguan dari luar,

misalnya petir, dan gangguan dari dalam sistem, misalnya overload atau beban

lebih.

Peralatan yang digunakan dalam suatu sistem tenaga listrik kebanyakan

merupakan peralatan yang sangat mahal. Oleh karena itu, keamanan dan

keandalan dari sistem tenaga listrik merupakan hal yang sangat penting. Sistem

tenaga listrik harus mampu beroperasi dalam kondisi yang aman setiap waktu. Hal

ini bertujuan untuk melindungi keselamatan personel dan melindungi peralatan

dari kerusakan.

Namun, sebaik apa pun suatu sistem tenaga listrik dibangun, gangguan akan

selalu terjadi pada sistem, dan gangguan ini membawa risiko bagi keselamatan

personel dan juga peralatan. Mencegah terjadinya gangguan merupakan hal yang

tidak mungkin bisa sepenuhnya dilakukan. Oleh karena itu salah satu cara untuk

melindungi sistem tenaga listrik adalah dengan cara meminimalkan

dampak/kerusakan yang terjadi akibat gangguan.

Untuk itulah maka dalam suatu sistem tenaga listrik, sistem proteksi

merupakan hal yang mutlak untuk diperhatikan. Salah satu bagian dalam sistem

proteksi adalah penggunaan rele untuk pengamanan dari arus gangguan berlebih.

Arus lebih bisa menimbulkan kerusakan pada peralatan akibat panas yang

ditimbulkannya. Rele ini akan bekerja jika terjadi arus berlebih akibat gangguan.

Untuk meningkatkan keandalan, fleksibilitas operasi, dan mutu suplai listrik

ke beban cluster, maka EMP Malacca Strait akan menerapkan sistem jaringan

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 17: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

2

Universitas Indonesia

distribusi ring pada jaringan 13.8 kV di Kurau. Bus yang akan dihubungkan agar

sistem menjadi ring adalah antara bus PS3-AC2 dan bus PS4-AC3.

Oleh karena itu, diperlukan peninjauan ulang mengenai setting dari sistem

proteksi rele saat ini yang digunakan dalam jaringan radial. Penambahan saluran

baru tentu akan memberikan pengaruh terhadap analisa aliran daya dan arus

hubung singkat yang mungkin terjadi. Studi arus hubung singkat yang didapat dari

sistem ring kemudian digunakan untuk menyetel rele pada sistem baru.

Skripsi ini akan membahas mengenai perancangan koordinasi sistem proteksi

pada perencanaan jaringan distribusi ring di EMP Malacca Strait dengan

menggunakan rele arus lebih berarah. Lalu kemudian akan dianalisa mengenai

pengaruh dari perubahan bentuk jaringan terhadap aliran daya pada sistem.

1.2 Tujuan Skripsi

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah untuk merancang setting rele

arus berarah yang akan digunakan dalam perencanaan jaringan distribusi ring di

EMP Malacca Strait.

1.3 Pembatasan Masalah

Skripsi ini difokuskan pada simulasi saluran distribusi ring 13.8 kV yang ada

dalam sistem distribusi di Kurau dengan asumsi sebagai berikut:

1. Analisa aliran daya, gangguan hubung singkat, dan koordinasi rele

proteksi dilakukan dengan menggunakan bantuan perangkat lunak ETAP 6

2. Standar yang digunakan adalah ANSI/IEEE Standard.

3. Pembahasan difokuskan pada sistem distribusi di Kurau, yaitu meliputi

bus PS3AC2, PS4AC3, dan PS5BG1

4. Saluran distribusi yang akan dihubungkan sehingga menjadi sistem ring

adalah antara bus PS3AC2 dan PS4AC3 dengan menggunakan kabel

bawah tanah sepanjang 1.2 km

5. Simulasi dilakukan pada kondisi pembangkitan maksimum yaitu dengan

pembangkitan dan beban seluruhnya beroperasi

6. Gangguan hubung singkat difokuskan pada jenis gangguan hubung singkat

tiga fasa dan satu fasa ke tanah

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 18: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

3

Universitas Indonesia

7. Rele yang akan digunakan dalam konfigurasi sistem proteksi adalah rele

SEL 351 yang diproduksi oleh Schweitzer Engineering Laboratories

8. Rele yang digunakan merupakan rele dengan karakteristik waktu terbalik

(inverse)

1.4 Metode Penulisan

Penulisan skripsi ini dilakukan dengan metode studi literatur, yaitu dengan

mengumpulkan bahan yang berkaitan dengan sistem proteksi pada jaringan ring.

Kemudian dilakukan simulasi aliran daya dan hubung singkat untuk mendapatkan

nilai yang diperlukan dalam menentukan setting rele. Hasil setting pada rele

kemudian akan disimulasikan kembali untuk mengevaluasi koordinasi sistem

proteksi.

1.5 Sistematika Penulisan

Skripsi ini dalam penyusunannya terbagi ke dalam lima bab. Bab 1 merupakan

pendahuluan yang berisi latar belakang dan tujuan penulisan yang hendak dicapai.

Bab 2 merupakan dasar teori yang akan digunakan dalam penulisan skipsi ini,

antara lain mengenai gangguan hubung singkat, cara kerja rele arah, dan aliran

daya. Bab 3 berisi perancangan sistem proteksi yang akan disimulasikan dengan

ETAP. Bab 4 merupakan hasil dari simulasi koordinasi rele dan aliran daya untuk

tiap kasus gangguan. Semua itu akan ditutup dengan Bab 5 yang berisi

kesimpulan.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 19: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

4 Universitas Indonesia

BAB 2

DASAR TEORI

2.1 Gangguan Hubung Singkat [4]

Gangguan hubung singkat merupakan peristiwa bertemunya kontak antara

satu atau lebih konduktor ke tanah atau ke konduktor lainnya. Gangguan hubung

singkat merupakan jenis gangguan yang paling sering terjadi pada sistem tenaga

listrik. Hal ini dikarenakan konduktor biasanya yang paling banyak kontak dengan

lingkungan sekitar, sehingga sangat rentan mengalami gangguan. Gangguan ini

bisa berupa yang berasal dari alam, misalnya petir, angin, es, gempa bumi,

kebakaran, objek-objek terbang, kontak dengan hewan liar, dan lain sebagainya.

Berikut merupakan kisaran banyaknya gangguan hubung singkat yang terjadi

berdasarkan tipe gangguan:

Tabel 2.1 Frekuensi gangguan pada sistem tenaga listrik

Jenis gangguan Frekuensi kejadian

Satu fasa ke tanah (L – G) 70% - 80%

Fasa ke fasa ke tanah (L – L – G) 17% - 10%

Fasa ke fasa 10% - 8%

Tiga fasa 3% - 2% Sumber: Protective Relaying: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 34)

Penjelasan mengenai jenis gangguan ini akan diterangkan pada bagian

selanjutnya pada sub bab jenis gangguan hubung singkat.

2.1.1 Hubung singkat [11]

Gambar 2.1 adalah sebuah rangkaian tiga fasa sederhana di mana L dan R

merupakan induktansi dan resistansi rangkaian per fasa, dan Le dan Re merupakan

induktansi dan resistansi pada jalur pentanahan.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 20: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

5

Universitas Indonesia

Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan jalur pentanahan

Sumber: Power System Modelling and Fault Analysis. Tleis (2008, hal. 8)

Sumber tegangan rangkaian tiga fasa seimbang ini adalah:

( ) 2 sin( )i rms iv t V t i = r, y, b (2.1)

dengan Vrms adalah besar tegangan rms

= 2 f dalam rad/s, dengan f = frekuensi sistem dalam Hz

i = sudut fasa tegangan dalam rad, untuk fasa Y dan fasa B adalah

2 / 3y r 2 / 3b r (2.2)

Jika terjadi hubung singkat antara ketiga fasa dan ground, yaitu antara fasa r, y, b

dan ground pada saat t = 0, maka dapat kita tuliskan

( ) ( )( ) ( ) ( )i ei e e e i

di t di tL Ri t L R i t v tdt dt

i = r, y, b (2.3)

dengan mensubtitusikan i = r, y, b ke dalam persamaan (2.3), maka persamaan

menjadi

(2.4)

karena rangkaian seimbang, maka

( ) ( ) ( ) 0r y bv t v t v t (2.5)

dari Gambar 2.1 juga terlihat bahwa

( ) ( ) ( ) 0r y bi t i t i t (2.6)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 21: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

6

Universitas Indonesia

dengan mensubtitusikan persamaan (2.5) dan (2.6) ke persamaan (2.4), maka

didapatkan

( )( 3 ) ( 3 ) ( ) 0ee e e

di tL L R R i tdt

(2.7)

Solusi dari persamaan (2.7) adalah

( ) exp33

ee

e

ti t KL LR R

(2.8)

di mana K adalah konstanta yang memenuhi kondisi awal. Karena rangkaian

merupakan sistem yang seimbang, maka ie(t = 0) = 0. Sehingga persamaan (2.8)

menghasilkan K = 0 dan ie(t) = 0. Dengan kata lain, pada gangguan tiga fasa tidak

ada arus yang mengalir pada jalur pentanahan dan ketiga arus gangguan ii(t) akan

mengalir pada rangkaian fasanya sendiri-sendiri. Dengan nilai ie(t) = 0, maka

solusi dari persamaan (2.3) adalah

(2.9)

dengan

2 2( )rms

rmsVI

R L

(2.10)

Persamaan (2.9) dapat ditulis kembali sebagai penjumlahan dari komponen AC

dan komponen DC satu arah sebagai berikut:

( ) ( )( ) ( ) ( )i i ac i dci t i t i t i = r, y, b (2.11)

dengan komponen arus AC

1( ) ( ) 2 sin tani ac rms i

Li t I tR

(2.12)

dan komponen arus DC

1( ) ( ) 2 sin tan exp

( / )i dc rms iL ti t I

R L R

(2.13)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 22: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

7

Universitas Indonesia

pada analisis ini, besar komponen arus bolak-balik (AC) adalah konstan karena

diasumsikan induktansi sumber L konstan atau tidak terpengaruh waktu. Dan

asumsi ini valid hanya jika lokasi gangguan hubung singkat terjadi jauh dari

mesin listrik yang memberikan arus hubung singkat menuju gangguan. Besaran

awal dari komponen DC pada setiap fasa bergantung pada posisi gelombang

tegangan pada saat hubung singkat terjadi dan pada besarnya komponen arus AC

Irms. Laju penurunan komponen arus DC bergantung pada konstanta waktu

rangkaian L/R atau X/R rasio di mana X/R = L/R. Sekali lagi, asumsi nilai L

yang konstan membuat rasio X/R juga konstan sehingga laju penurunan pun

menjadi konstan.

Gambar 2.2 Arus hubung singkat

Sumber: Transient in Power Systems. Van der Sluis (2001, hal. 5)

2.1.2 Komponen simetri [5]

Konsep dasar mengenai komponen simetri pertama kali dikembangkan

oleh Charles L Fortesque pada tahun 1918. Dia menyatakan bahwa dalam sebuah

sistem tak seimbang dengan n fasa dapat diuraikan menjadi n sistem dengan fasa

yang seimbang.

Pada sistem tiga fasa, himpunan dari tiga fasa yang tidak seimbang dapat

diuraikan menjadi tiga sistem fasa seimbang sebagai berikut:

a. Komponen Urutan Positif, terdiri dari sebuah sistem tiga fasa yang

memiliki urutan fasa yang sama dengan fasa aslinya. Masing-masing

fasa memiliki besaran yang sama dan memiliki beda fasa 120o. Untuk

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 23: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

8

Universitas Indonesia

menyederhanakan analisis, maka digunakan suatu vektor satuan a yang

berfungsi untuk memutar vektor sejauh 120o.

Gambar 2.3 Komponen urutan positif

Sumber: Protective Relaying: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 106)

Kita dapat menguraikan vektor di atas menjadi seperti berikut:

1 1

2 21 1 1 1

1 1 1 1

240

120

ao

b ao

c a

I II a I a I II aI aI I

1 1

2 21 1 1 1

1 1 1 1

240

120

ao

b ao

c a

V VV a V a V VV aV aV V

(2.14)

Perlu diperhatikan bahwa yang menjadi fasor referensi adalah fasor A.

Penguraian vektor di atas berlaku untuk fasa arus maupun fasa

tegangan.

b. Komponen Urutan Negatif, terdiri dari sebuah sistem tiga fasa yang

urutan fasanya berlawanan dengan fasa aslinya. Jika pada urutan

positif arah rotasi berlawanan jarum jam, maka pada urutan negatif

arah rotasi searah jarum jam.

Gambar 2.4 Komponen urutan negatif

Sumber: Protective Relaying: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 107)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 24: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

9

Universitas Indonesia

Komponen fasor di atas dapat diuraikan menjadi:

2 2

2 2 2 2

2 22 2 2 2

120

240

ao

b ao

c a

I II aI aI II a I a I I

2 2

2 2 2 2

2 22 2 2 2

120

240

ao

b ao

c a

V VV aV aV VV a V a V V

(2.15)

c. Komponen Urutan Nol, terdiri dari tiga fasa yang memiliki besar dan

arah yang sama.

Gambar 2.5 Komponen urutan nol

Sumber: Protective Relaying: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 108)

0 0 0 0a b cI I I I dan 0 0 0 0a b cV V V V (2.16)

Dari ketiga komponen di atas, maka kita masukkan nilai masing-

masing komponen ke bentuk fasanya:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 25: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

10

Universitas Indonesia

Untuk fasa A

1 2 0

1 2 0

a a a aI I I II I I

(2.17)

1 2 0

1 2 0

a a a aV V V VV V V

(2.18)

Untuk fasa B

1 2 02

1 2 0

b b b bI I I Ia I aI I

(2.19)

1 2 02

1 2 0

b b b bV V V Va V aV V

(2.20)

Untuk fasa C

1 2 02

1 2 0

c c c cI I I IaI a I I

(2.21)

1 2 02

1 2 0

c c c cV V V VaV a V V

(2.22)

Jika persamaan (2.17) sampai (2.22) kita kumpulkan masing-masing untuk arus

dan tegangan, maka akan didapatkan dalam bentuk matriks:

02

12

2

1 1 111

a

b

c

I II a a II a a I

(2.23)

02

12

2

1 1 111

a

b

c

V VV a a VV a a V

(2.24)

Untuk mendapatkan urutan positif, negatif, dan nol dari suatu sistem yang tidak

seimbang, maka persamaan (2.23) dan (2.24) mengalami invers matriks menjadi

02

12

2

1 1 11 13

1

a

b

c

I II a a II a a I

(2.25)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 26: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

11

Universitas Indonesia

02

12

2

1 1 11 13

1

a

b

c

V VV a a VV a a V

(2.26)

Pada sistem tiga fasa, jumlah arus saluran sama dengan arus In dalam jalur

kembali lewat netral, In = Ia + Ib + Ic. Dari persamaan (2.24) terlihat bahwa pada

sistem tiga fasa, arus netral adalah In = 3I0 = Ia + Ib + Ic

Gambar berikut merupakan contoh penjabaran dari komponen simetri suatu sistem

tiga fasa tidak seimbang

Gambar 2.6 Sistem tak seimbang yang dibangun dari komponen simetri

Sumber: Power System Stability Control. Kundur (1994, hal. 874)

2.1.3 Jenis dan analisa gangguan [3]

Analisa gangguan dilakukan dengan memperhitungkan gangguan melalui

impedansi gangguan (Zf). Dengan meninjau suatu generator dengan semua

terminalnya terbuka dan netralnya ditanahkan, maka akan didapatkan rangkaian

urutan pada masing-masing gangguan. Khusus untuk gangguan hubung singkat 1

fasa dan 2 fasa ke tanah, dengan adanya Zf pada netral generator yang ditanahkan,

maka ditambahkan 3Zf pada rangkaian urutan nolnya. Jenis gangguan yang

penting untuk diketahui adalah:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 27: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

12

Universitas Indonesia

a. Hubung Singkat Satu fasa ke tanah (L – G)

Gambar 2.7 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui

impedansi Zn dan gangguan terjadi pada fasa A ke tanah melalui impedansi Zf

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 308)

Gambar 2.8 Rangkaian urutan untuk hubung singkat 1 fasa ke tanah

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 308)

Dari gambar 2.8 diperoleh rumus:

1 2 01 2 0

13 ( 3 ) 3

aa

n f

EI I I IZ Z Z Z Z

(2.27)

1 1 1a a aV E I Z (2.28)

2 2 2a aV I Z (2.29)

0 0 0( 3 )a a g nV I Z Z (2.30)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 28: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

13

Universitas Indonesia

b. Hubung Singkat Fasa ke fasa (L – L)

Gambar 2.9 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui

impedansi Zn dan gangguan terjadi antara fasa A dan fasa B melalui impedansi Zf

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 310)

Gambar 2.10 Rangkaian urutan untuk hubung singkat dua fasa

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 310)

Dari gambar 2.10 diperoleh rumus:

1 21 2

aa a

f

EI IZ Z Z

(2.31)

0 0aI (2.32)

1 1 1a a aV E I Z (2.33)

2 2 2a aV I Z (2.34)

0 0aV (2.35)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 29: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

14

Universitas Indonesia

c. Hubung Singkat Fasa ke fasa ke tanah (L – L – G)

Gambar 2.11 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral ditanahkan melalui

impedansi Zn dan gangguan terjadi antar fasa A dan fasa B ke tanah melalui impedansi Zf

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 311)

Gambar 2.12 Rangkaian urutan untuk hubung singkat dua fasa ke tanah

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 312)

Dari gambar 2.12 diperoleh rumus:

12 0

12 0

( 3 3 )3 3

aa

n f

n f

EI Z Z Z ZZ

Z Z Z Z

(2.36)

1 12

2

a aa

E I ZIZ

(2.37)

1 10

0 3 3a a

an f

E I ZIZ Z Z

(2.38)

1 1 1a a aV E I Z (2.39)

2 2 2a aV I Z (2.40)

0 0 0( 3 )a a nV I Z Z (2.41)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 30: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

15

Universitas Indonesia

d. Hubung Singkat Tiga fasa

Gambar 2.13 Rangkaian generator tanpa beban dengan netral yang ditanahkan langsung

dan terjadi gangguan hubung singkta 3 fasa

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 306)

Gambar 2.14 Rangkaian urutan untuk hubung singkat tiga fasa

Sumber: Electrical Power Systems. Wadhwa (1983, hal. 307)

Dari gambar 2.14 diperoleh rumus:

11

aa

EIZ

(2.42)

2 0aI (2.43)

0 0aI (2.44)

1 2 0 0a a aV V V (2.45)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 31: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

16

Universitas Indonesia

2.2 Proteksi Sistem Tenaga Listrik [8]

2.2.1 Pengertian Dasar

Sistem proteksi bertujuan untuk memisahkan bagian sistem yang

terganggu secepat mungkin agar kontinuitas pelayanan dalam sistem tenaga dapat

terus berjalan. Kata “pengaman” (protection) tidak berarti bahwa peralatan

pengaman (protection equipment) dapat mencegah atau mengantisipasi masalah

seperti gangguan atau kerusakan peralatan, dikarenakan tidaklah mungkin bagi

suatu sistem untuk menghindari seluruh gangguan yang mungkin terjadi. Oleh

karena itulah diperlukan suatu desain atau rancangan sistem yang dapat dengan

cepat mendeteksi keadaan yang tidak normal dan mengambil tindakan yang tepat.

Tipe tindakan yang diambil tergantung pada jenis peralatan proteksi dan kondisi

lingkungannya.

Fungsi dari sistem proteksi adalah:

a. Melindungi elemen sistem terhadap gangguan yang terjadi dalam

sistem, agar tidak sampai ikut mengalami gangguan atau kerusakan

b. Melokalisir gangguan agar tidak meluas, sehingga sistem tidak

terganggu dan masih bekerja dengan normal

c. Menjamin keselamatan para personel

Untuk memenuhi fungsi di atas, maka sistem proteksi harus memenuhi

kriteria-kriteria berikut:

a. Selektivitas (selectivity)

Peralatan pengaman hanya bekerja pada bagian yang terganggu saja

yang menjadi kawasan proteksi utamanya

b. Stabilitas (stability)

Kemampuan sistem proteksi untuk tetap tidak terpengaruh dari

gangguan di luar zona proteksinya untuk menjamin kontinuitas supply

c. Kepekaan (sensitivity)

Yaitu kemampuan untuk mendeteksi gangguan terkecil yang bisa

merusak sistem

d. Kecepatan (speed)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 32: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

17

Universitas Indonesia

Yaitu kemampuan untuk bekerja secepat mungkin ketika diharuskan

untuk mulai bekerja sehingga meminimalkan kerusakan bagi daerah

sekitarnya dan menjamin keselamatan bagi personel.

Dan untuk memenuhi kriteria-kriteria di atas, sistem proteksi harus bisa

diandalkan (reliable). Yang dimaksud dari reliability ini adalah:

a. Dependability: hanya bekerja ketika memang diharuskan bekerja

(kepastian sistem proteksi bekerja dengan benar)

b. Security: tidak boleh bekerja ketika memang tidak diharuskan bekerja

(sistem proteksi tidak salah kerja)

2.2.2 Daerah Pengamanan (Zone of Protection)

Zona proteksi adalah bagian dari sistem yang bila terjadi suatu gangguan

dalam bagian tersebut, maka peralatan proteksi pada bagian tersebut akan

mendeteksinya dan bagian tersebut akan dilepas dari bagian lainnya. Dalam

pembagian daerah zona proteksi ini, setiap elemen dalam sistem tenaga listrik

harus diproteksi oleh pengaman utama dan pengaman cadangan (back up).

a. Pengaman Utama

Pengaman utama harus bekerja setiap saat suatu elemen mendeteksi gangguan

dalam sistem. Elemen proteksi mencakup satu atau lebih komponen dalam

sistem tenaga listrik, misalnya mesin listrik, saluran, dan busbar. Namun perlu

diperhatikan bahwa dalam operasinya, bisa terjadi kemungkinan terburuk

bahwa peralatan pengaman ini tidak bekerja saat terjadi gangguan

b. Pengaman Cadangan

Pengaman cadangan merupakan peralatan yang diharapkan untuk bekerja saat

pengaman utama gagal untuk bekerja. Pengaman cadangan memiliki

kemampuan mendeteksi gangguan yang sama dengan pengaman utamanya.

Agar pengaman cadangan ini tidak mendahului pengaman utama dalam

operasinya, maka pada pengaman cadangan diset untuk memiliki jeda waktu

untuk memberikan kesempatan bagi rele utama untuk bekerja terlebih dahulu.

Contoh mengenai pembagian daerah zona proteksi ini, dapat dilihat pada

gambar berikut:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 33: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

18

Universitas Indonesia

Gambar 2.15 Pembagian zona proteksi

Sumber: Network Protection and Automation Guide

2.3 Komponen Dasar pada Sistem Proteksi

Komponen-komponen dasar yang digunakan dalam sistem proteksi antara lain

adalah:

1. Trafo Pengukuran

Fungsi dari komponen ini adalah untuk memonitor dan memberikan

umpan balik mengenai kondisi sistem.

2. Rele

Rele berfungsi untuk mengubah sinyal dari komponen monitoring, lalu

memberikan perintah untuk memutus jaringan ketika sistem mengalami

gangguan. Fungsi lain dari rele adalah memberikan peringatan (alarm)

ketika alat yang diproteksi mendeteksi gangguan yang mungkin akan

terjadi.

3. Sekering (Fuse)

Sekering didefinisikan sebagai “suatu peralatan proteksi arus lebih dengan

suatu bagian pembuka kontak yang dapat melebur saat elemen menjadi

panas sesuai dengan arus yang melewatinya” (ANSI/IEEE Standard 100-

1984).

4. Pemutus Tenaga (Circuit Breaker)

Circuit breaker didefinisikan sebagai “suatu peralatan yang didesain untuk

dapat membuka dan menutup kontak secara normal dan membuka kontak

secara otomatis pada besar arus yang telah ditentukan sebelumnya tanpa

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 34: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

19

Universitas Indonesia

merusak dirinya ketika diaplikasikan dengan baik sesuai dengan ratingnya

(ANSI/NFPA 70-1984).

Fungsi dari komponen ini adalah untuk memutus arus yang sangat besar

ketika sistem mengalami gangguan. Circuit breaker akan bekerja setelah

menerima sinyal dari rele.

5. Batere Arus Searah (DC Batteries)

Komponen ini merupakan sumber catu daya bagi peralatan proteksi seperti

rele dan circuit breaker.

2.4 Trafo Pengukuran

2.4.1 Trafo Arus (Current Tranformers)

Trafo arus adalah suatu peralatan yang digunakan untuk memberikan

masukan berupa arus pada suatu rangkaian arus pada peralatan proteksi. Sisi

primer dari CT dihubungkan secara seri dengan sistem jaringan listrik dan sisi

sekunder dihubungkan dengan beban, dalam hal ini adalah rangkaian arus dari

peralatan proteksi. Dalam kondisi normal sisi sekunder CT harus dalam kondisi

terhubung singkat atau dalam kondisi terbebani, sehingga tidak terjadi hubung

singkat pada sisi sekunder CT tersebut.

Untuk menganalisa mekanisme kerja CT, dapat dilihat pada gambar 2.16

di bawah ini:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 35: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

20

Universitas Indonesia

Gambar 2.16 Rangkaian CT

Gambar 2.16 menunjukkan rangkaian CT yang sesungguhnya, gambar 2.16b

menunjukkan persamaan rangkaiannya. Pada gambar 2.16c ditunjukkan

persamaan rangkaian CT apabila dilihat dari sisi sekunder, maka Z dan E harus

dikalikan dengan nilai rasio dari CTnya yaitu 300/5 = 60.

Dari penjelasan gambar di atas, ada beberapa hal yang dapat dijelaskan,

yaitu:

a. Besarnya arus sekunder tidak dipengaruhi oleh perubahan beban, walaupun

telah melewati batas rate-nya

b. Pada saat CT ini aktif maka sisi sekunder harus dalam kondisi terhubung

singkat. Kondisi ini terjadi karena tegangan yang berlebihan pada sisi

sekunder, hal ini dipengaruhi oleh arus yang mengalir pada sisi primernya

c. Kesalahan rasio CT dan sudut phase dapat dicari dengan mudah apabila

karakteristik magnetisasi dan beban pada sisi sekunder diketahui

Untuk menjelaskan kedua kesalahan tersebut maka dapat dilihat pada gambar 2.17

di bawah ini:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 36: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

21

Universitas Indonesia

Gambar 2.17 Diagram vector CT

Dengan Es = gaya elektromagnetik (emf) sekunder

Vs = tegangan output sekunder

Ip = arus primer

Is = arus sekunder

θ = error sudut fasa

Ф = flux

IsRs = tegangan jatuh pada hambatan sekunder

IsXs = tegangan jatuh pada reaktansi sekunder

Ie = arus eksitasi

Ir = komponen arus Ie yang sefasa dengan Is

Iq = komponen arus Ie yang berbeda fasa 900 dengan Is

Untuk menjelaskan bahwa kedua kesalahan tersebut akan dipengaruhi oleh posisi

Is dan Ie. penjelasannya adalah sebagai berikut:

Kesalahan rasio (Ir) terjadi karena perbedaan antara Ip dan Is, di mana Ir adalah

komponen dari Ie

Kesalahan phase ϕ dipengaruhi oleh besarnya Iq, di mana Iq juga merupakan

komponen Ie

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 37: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

22

Universitas Indonesia

2.4.1.1 Burden [13]

Beban pada trafo arus dinamakan burden dan dapat dituliskan sebagai

beban VA atau sebagai impedansi. VA biasanya mengacu pada arus nominal

sekunder pada CT. misalnya, sebuah 5 VA burden pada CT 1 A memliki

impedansi 5 ohm:

5 VA 5 V1 A

impedansi = 5 V 5 1 A

2.4.1.2 Kelas Trafo Arus

Pada trafo arus untuk proteksi, parameter spesifikasi yang digunakan

biasanya dalam bentuk burden, kelas akurasi, dan batas akurasi.

Standar nilai rating burden adalah: 2.5, 5, 7.5, 10, 15, dan 30 VA

Kelas akurasi yang digunakan adalah 5P dan 10P di mana artinya error pada batas

akurasi adalah sebesar 5% dan 10%.

Standar batas akurasi adalah: 5, 10, 15, 20, dan 30

Metode untuk menggambarkan suatu trafo arus adalah sebagai berikut:

15 VA Class 5P20

Maksudnya adalah bahwa CT ini memiliki burden 15 VA dan tidak akan memiliki

error lebih dari 5% pada 20 kali arus rating.

2.4.2 Trafo Tegangan (Voltage Tranformers)

Trafo tegangan adalah suatu peralatan yang digunakan untuk memberikan

masukan tegangan pada rangkaian tegangan dari peralatan proteksi (misalnya

untuk relay jarak). Tegangan sisi sekunder yang biasa digunakan untuk peralatan

sistem proteksi adalah 110 atau 120 V. Untuk menjelaskan karakteristik VT

tersebut maka dapat dilihat pada gambar 2.18 dan gambar 2.19 di bawah ini

(rangkaian ekivalen VT dan diagram vector VT).

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 38: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

23

Universitas Indonesia

Gambar 2.18 Rangkaian VT (a) rangkaian ekivalen (b) rangakaian yang disederhanakan

Gambar 2.19 Diagram vektor pada trafo tegangan

Kesalahan-kesalahan yang dapat terjadi pada VT yaitu dapat berupa kesalahan

rasio dan kesalahan sudut phase, di mana penjelasannya adalah sebagai berikut:

Kesalahan rasio, yaitu kesalahan yang dapat dicari dengan persamaan (GEC

Measurement, 1987:63)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 39: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

24

Universitas Indonesia

100%n s p

p

K V VV

(2.46)

Dengan Kn = adalah rasio nominal Vt

Vp, Vs = adalah masing-masing tegangan primer dan sekunder

Kesalahan sudut phase, yaitu karena perbedaan sudut phase antara kebalikan

tegangan sekunder dan tegangan primer

2.5 Rele Arus Lebih Berarah [4]

2.5.1 Umum

Rele arus lebih berarah merupakan suatu rele arus lebih yang memiliki

fungsi tambahan untuk membedakan arah ganggguan. Fungsi untuk mendeteksi

arah gangguan ini sangat penting terutama untuk sistem proteksi yang digunakan

pada jaringan distribusi seperti berikut:

a. Saluran dengan sumber dari kedua ujungnya

b. Saluran parallel

c. Saluran ring/cincin

Ketika terjadi gangguan pada saluran-saluran tersebut di atas, maka arus

gangguan akan mengalir menuju titik gangguan dari dua arah. Contoh penggunaan

rele arus lebih berarah dapat dilihat pada gambar berikut [13]:

C1

G1 G2

C2 C3 C4 C5 C6

K1 K2 K3IG1 IG2

Gambar 2.20 Arah arus gangguan pada jaringan dengan sumber dari kedua ujung saluran

Dari gambar tersebut ditunjukkan bahwa apabila terjadi gangguan pada K1

maka arus IG1 dan IG2 akan mengalir dari generator G1 dan G2. Akibatnya C1 dan

C2 akan terbuka. Untuk menjaga supaya C3 jangan ikut terbuka, maka pengesetan

waktu C3 harus lebih besar dari C2 atau dapat dituliskan tc3 > tc2. Kondisi ini akan

terjadi sebaliknya yaitu apabila terjadi gangguan pada K2 maka C3 dan C4 akan

terbuka dan untuk menjaga supaya C2 tidak ikut terbuka maka tc2 > tc3, begitu

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 40: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

25

Universitas Indonesia

seterusnya untuk gangguan pada K3. Terlihat bahwa langkah ini tidak efisien

karena diperlukan banyak pengesetan waktu terhadap peralatan tersebut.

Suatu langkah efisiensi dapat ditunjukkan dengan menggunakan relay arah,

yaitu apabila gangguan terjadi pada K1, maka hanya C1 dan C2 yang terbuka dan

seterusnya. Rele arah ini bekerja tidak hanya berdasarkan besarnya arus gangguan

saja tetapi juga arah dari arus gangguannya, di mana arah ini ditentukan oleh

besarnya sudut phasa antara arus gangguan dan tegangan busbarnya.

Mekanisme kerja relay arah adalah tersebut seperti wattmeter, yang tergantung

pada tegangan, arus dan sudut phase dari keduanya. Rele ini akan bekerja apabila

torsi yang dibangkitkan adalah positif, dan sebaliknya relay tidak bekerja kalau

torsinya negatif. Besarnya torsi yang dibangkitkan dapat dicari dengan persamaan

berikut (Titarenko 123):

(2.47)

dengan K = faktor proporsional

Ur = tegangan sekunder VT

Ir = arus sekunder CT

Фr = sudut phase antara Ur dan Ir

α = sudut yang ditentukan oleh karakteristik alat tersebut

2.5.2 Prinsip kerja rele arus lebih berarah [7]

Rele arus lebih berarah, untuk selanjutnya kita sebut dengan rele arah saja,

adalah rele arus lebih yang memiliki fungsi tambahan mendeteksi arah gangguan.

Semua fungsi yang ada pada rele arus lebih terdapat juga pada rele arah dengan

tambahan fungsi setting arah. Rele arah dalam ANSI/IEEE Standard dinamakan

juga dengan elemen 67.

Rele arus lebih merupakan suatu rele proteksi yang bekerja jika arus yang

melewati rele melebihi arus settingnya. Rele arus lebih berfungsi untuk

mengamankan suatu elemen atau peralatan dari arus gangguan yang sangat besar.

Arus gangguan ini dapat menyebabkan kerusakan peralatan akibat panas yang

ditimbulkan oleh arus lebih. Selain itu, arus lebih juga dapat menyebabkan

kerusakan elektromagnetis pada mesin-mesin listrik. Oleh karena itulah, maka

arus gangguan berlebih ini harus segera diputus untuk mengamankan sistem.

cos( )r r rT K U I

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 41: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

26

Universitas Indonesia

Rele arah akan bekerja jika kondisi berikut terpenuhi:

1. Arus yang lewat lebih besar dari arus setting (pickup)

2. Arah gangguan sesuai atau searah dengan arah pada setting rele.

Kedua kondisi di atas harus terpenuhi keduanya, tidak dapat berdiri sendiri.

Misalnya jika arus yang melewati rele lebih besar dari arus setting, namun arah

gangguan berlawanan dengan arah setting rele, maka rele tidak akan bekerja. Hal

sebaliknya juga begitu, jika arah setting rele searah dengan arus gangguan, namun

arus yang melewati rele masih di bawah setting arus, maka rele tidak akan

bekerja.

Secara garis besar, rele arah bekerja dengan prinsip berikut:

Gambar 2.21 Prinsip dasar elemen arah pada rele

Sumber: IEEE Journal. Fundamental and Improvements for Directional Reles. Zimmerman &

Costello. 2010

Elemen arah didesain untuk memberikan respon terhadap sudut fasa antara

kuantitas polarizing (fasa referensi) dan kuantitas operating (fasa operasi). Pada

gambar 2.21, fasa tegangan gangguan V adalah kuantitas polarizing, sedangkan

fasa arus gangguan I adalah kuantitas operasi. Karena saluran merupakan

komponen induktif, maka saat terjadi gangguan di F1 maka arus gangguan I akan

tertinggal (lag) dari tegangan gangguan V sebesar ФF. Jika gangguan terjadi di

F2, maka arus gangguan I akan mendahului tegangan sebesar ФR. Kuantitas

polarizing ini bisa juga disebut dengan kuantitas referensi, yang nilai referensi ini

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 42: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

27

Universitas Indonesia

haruslah suatu nilai yang stabil dan andal, tidak peduli di mana pun gangguan

terjadi.

Jadi secara umum dapat dikatakan, rele arah akan bekerja untuk gangguan

yang berada di depannya dan tidak bekerja untuk daerah gangguan di

belakangnya. Secara skematik rele arah tipe induksi dapat dilihat pada gambar

berikut:

Gambar 2.22 Rele arah tipe induksi

Sumber: IEEE Journal. Fundamental and Improvements for Directional Reles. Zimmerman &

Costello. 2010

Pada pusat rele terdapat inti magnetik yang bisa berputar dengan sebuah

kontak dan pegas yang berfungsi untuk reset. Rele dirancang untuk tidak memiliki

gerakan berputar atau tidak ada torsi yang terjadi saat fluks magnet dari kedua

kumparan sefasa. Sehingga rele baru akan bekerja jika terjadi perbedaan fasa

antara kuantitas referensi dan kuantitas operasi.

Elemen arah pada rele membutuhkan kuantitas referensi yang mendekati

konstan terhadap arus yang melewati peralatan yang diproteksi. Untuk tujuan

praktis, kebanyakan fasa tegangan sistem tidak berubah secara signifikan selama

terjadi gangguan.

Torsi yang dihasilkan pada elemen arah ini dapat didefinisikan dalam

persamaan:

1 2 sinT K (2.48)

dengan Ф1 dan Ф2 adalah nilai polarizing dan operatingnya, dan adalah sudut

antara Ф1 dan Ф2.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 43: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

28

Universitas Indonesia

Hubungan pada rele arah didefinisikan sebagai sudut dasar di mana arus pada

faktor daya satu mendahului tegangan polarisasi. Maximum Torque Angle

(MTA), atau disebut juga Angle Maximum Torque (AMT) adalah sudut di mana

nilai ini menghasilkan torsi maksimum pada rele. [4]

1. Hubungan 30o (0o AMT)

Gambar 2.23 Rele arah hubungan 30o (0o AMT)

Sumber: Protection of Electricity Distribution Network. Gers & Holmes (2004, hal. 129)

Masukan pada rele:

:A a

ac

IV

:B b

ba

IV

:C c

cb

IV

Torsi maksimum: terjadi ketika arus fasa tertinggal fasa tegangan – netral

sebesar 30o

Daerah operasi: sudut arus dari 60o leading sampai 120o lagging

2. Hubungan 60o (0o AMT)

Gambar 2.24 Rele arah hubungan 60o (0o AMT)

Sumber: Protection of Electricity Distribution Network. Gers & Holmes (2004, hal. 130)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 44: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

29

Universitas Indonesia

Masukan pada rele:

:A ab

ac

IV

:B bc

ba

IV

:C ca

cb

IV

Torsi maksimum: terjadi ketika arus fasa tertinggal fasa tegangan – netral

sebesar 60o. Iab tertinggal dari Vac sebesar 60o. Ia tertinggal dari Va pada

faktor daya satu.

Daerah operasi: sudut arus Iab dari 30o leading sampai 150o lagging, atau Ia

leading 30o atau lagging 150o pada faktor daya satu.

3. Hubungan 90o (30o AMT)

Gambar 2.25 Rele arah hubungan 90o (30o AMT)

Sumber: Protection of Electricity Distribution Network. Gers & Holmes (2004, hal. 130)

Masukan pada rele:

0

:

30A a

bc

IV

0

:

30B b

ca

IV

0

:

30C c

ab

IV

Torsi maksimum: terjadi ketika arus fasa tertinggal fasa tegangan – netral

sebesar 60o

Daerah operasi: sudut arus dari 30o leading sampai 150o lagging

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 45: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

30

Universitas Indonesia

4. Hubungan 90o (45o AMT)

Gambar 2.26 Rele arah hubungan 90o (45o AMT)

Sumber: Protection of Electricity Distribution Network. Gers & Holmes (2004, hal. 131)

Masukan pada rele:

0

:

45A a

bc

IV

0

:

45B b

ca

IV

0

:

45C c

ab

IV

Torsi maksimum: terjadi ketika arus fasa tertinggal fasa tegangan – netral

sebesar 45o

Daerah operasi: sudut arus dari 45o leading sampai 135o lagging

Dari beberapa jenis hubungan rele arah di atas, yang akan menjadi

perhatian utama kita adalah jenis rele hubungan 90o (30o AMT). Dalam

referensi lain jenis rele ini dikenal juga dengan rele hubungan 90o – 60o.

Rele jenis ini merupakan rele yang paling umum digunakan dalam sistem

proteksi untuk keperluan praktis. Hal ini dikarenakan daerah operasi rele

yang bekerja untuk arus gangguan 30o leading sampai 150o lagging.

2.5.3 Hubungan 900 – 600 Untuk Rele Fasa [6]

Hubungan 90o diaplikasikan pada sistem tenaga listrik dengan tegangan

yang tertinggal oleh arus sistem sebesar 90o pada faktor daya satu. Tegangan dan

arus ini diperoleh dari sistem melalui trafo arus dan trafo tegangan. Berikut

merupakan rangkaian sistem rele arah hubungan 90o:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 46: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

31

Universitas Indonesia

Gambar 2.27 Rele arah hubungan 90o – 60o (a) gambar rangkaian (b) diagram vektor

Sumber: Protective Releing: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 96)

Dari gambar 2.27b, elemen arah untuk fasa A menerima masukan Ia, dan

tegangan Vbc yang tertinggal 90o. Fasa B menerima masukan Ib dan tegangan Vca

yang tertinggal 90o. Fasa C menerima masukan Ic dan tegangan Vab yang

tertinggal 90o.

Rele ini secara luas digunakan karena kebanyakan gangguan pada sistem

tenaga listrik berada pada kemungkinan rentang arus gangguan 30o leading

sampai 150o lagging pada arah trip/gangguan. Operasi maksimum akan bekerja

ketika fasa arus tertinggal (lagging) sebesar 60o.

Satu hal yang harus diperhatikan dalam menyusun rangkaian rele arah ini

adalah, untuk gangguan hubung singkat ke tanah, maka susunan trafo tegangan

untuk rele tanah menggunakan susunan delta. Hal ini dimaksudkan untuk

mendapatkan tegangan residual ketika terjadi gangguan hubung singkat ke tanah.

Karena pada sistem yang normal, tidak ada arus dan tegangan urutan nol yang

terjadi. Oleh karena itu trafo tegangan untuk rele tanah disusun delta untuk

mendapatkan tegangan residual 3V0.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 47: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

32

Universitas Indonesia

2.5.4 Hubungan 900 - 600 Untuk Rele Tanah [6]

Pada rele arah untuk gangguan ke tanah, sama saja dengan rele arah untuk

gangguan fasa. Hanya saja terdapat sedikit perbedaan dalam menyusun trafo arus

dan trafo tegangan sebagai masukan bagi rele tanah. Hal ini dikarenakan pada

sistem yang seimbang, tidak terdapat komponen arus dan tegangan urutan nol.

Komponen urutan nol hanya terdapat saat terjadi gangguan yang melibatkan

tanah/ground.

Gambar 2.28 Rele arah hubungan 90 – 60 untuk gangguan tanah (a) gambar rangkaian (b)

diagram vektor

Sumber: Protective Releing: Principles and Application. Blackburn (2007, hal. 98)

Rangkaian di atas menggunakan kuantitas polarizing/referensi tegangan

sistem. Sehingga rangkaian trafo tegangan untuk masukan rele disusun secara

delta. Yang digunakan sebagai nilai masukan di sini, sebagaimana terlihat pada

gambar 2.28, adalah 3Io dan 3V0 yang merupakan komponen urutan nol. Pada

gambar, gangguan yang terjadi adalah gangguan satu fasa ke tanah pada fasa A.

sehingga arus pada fasa A adalah sebesar 3Io.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 48: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

33

Universitas Indonesia

2.5.5 Koordinasi Rele

Pada rele arus lebih, arus hubung singkat yang mengalir dalam jaringan tidak

jauh berbeda untuk setiap titik gangguan. Oleh karena itu tidak mungkin hanya

membedakan berdasarkan penyetelan arus saja. Untuk menganggulangi hal ini,

digunakan kemampuan membedakan berdasarkan waktu. Rele yang terletak

paling dekat dengan lokasi gangguan akan bekerja paling cepat, sedangkan rele

yang letaknya jauh dari lokasi gangguan akan bekerja lebih lambat. Waktu kerja

rele proteksi umumnya diatur-atur dengan memilih skala pada rele tersebut yang

biasanya disebut dengan Time Dial atau Time Multiplier Setting.

Karakteristik waktu kerja rele proteksi secara garis besar dapat dikelompokkan

sebagai berikut, yaitu:

1. Sesaat (Instantenous)

Karakteristik waktu kerja sesaat, yaitu bila rele bekerja sangat cepat,

sehingga hampir tidak terdapat beda waktu saat terjadinya gangguan

dengan saat bekerjanya kontak-kontak pada rangkaian pemutus (tripping

circuit)

2. Definite Time Lag

Karakteristik waktu kerja definite time lag ini, yaitu bila terdapat beda

waktu tertentu antara saat terjadinya gangguan dengan saat bekerjanya

kontak-kontak pada rangkaian pemutus. Beda waktu tidak dipengaruhi

oleh besarnya arus gangguan ataupun besaran lain yang mengerjakan rele

tersebut. Jadi beda waktu tersebut telah ditetapkan pada suatu harga

tertentu dalam perencanaannya

Gambar 2.29 Karakteristik rele definite

Sumber: Kadir (2006, hal. 169)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 49: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

34

Universitas Indonesia

3. Inverse Time Lag

Karakteristik waktu kerja inverse time lag, yaitu bila panjang waktu antara

saat terjadinya gangguan dengan saat bekerjanya kontak-kontak pada

rangkaian pemutus, berbanding terbalik dengan besar arus gangguan atau

besaran lainnya yang mengerjakan rele tersebut. Maksudnya adalah

semakin besar arus gangguan maka akan semakin cepat kerja rele, semakin

kecil arus gangguan maka waktu kerja rele semakin lambat

Gambar 2.30 Karakteristik rele inverse

Sumber: Kadir (2006, hal. 169)

Ada beberapa jenis karakteristik inverse, yaitu: standard inverse, long time

inverse, extremely inverse, dan definite inverse.

2.6 Studi Aliran Daya [10]

2.6.1 Umum

Studi aliran beban atau disebut juga dengan aliran daya sangat penting

dalam analisis untuk perencanaan sistem tenaga listrik. Sistem diasumsikan

bekerja pada kondisi tunak (steady state) yang seimbang. Untuk analisis

digunakan pemodelan satu fasa atau diagram satu garisnya, dan untuk

perhitungannya digunakan sistem per-unit. Kuantitas-kuantitas yang ingin

diketahui pada setiap rel adalah besarnya magnitude tegangan (|V|) dan sudut

fasanya (θ), daya aktif (P) dan reaktifnya (Q).

Rel sistem dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

1. Rel beban

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 50: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

35

Universitas Indonesia

Pada rel ini diketahui besarnya beban, daya aktif dan reaktifnya. Sedangkan

besarnya magnitude tegangan (|V|) dan sudut fasanya (θ) harus dicari. Rel ini

juga disebut rel P-Q.

2. Rel generator

Rel ini terhubung dengan generator. Pada rel ini diketahui besarnya magnitude

tegangan (|V|) dan daya aktifnya (P). sedangkan yang tidak diketahui adalah

sudut fasa (θ) dan daya reaktifnya (Q). rel ini disebut juga rel P-V, rel

terkendali (regulated bus), dan rel tegangan terkontrol (voltage controlled bus)

3. Rel ayun (swing bus)

Rel ini digunakan sebagai referensi di mana besarnya magnitude tegangan

(|V|) dan sudut fasanya (θ) telah ditetapkan. Rel ini terhubung dengan

generator dan biasanya diambil unit yang terbesar. Rel ini akan menjadi rel

pertama dalam perhitungan. Kuantitas yang ingin diketahui adalah daya aktif

(P) dan daya reaktifnya (Q). Rel ini disebut juga rel slack (slack bus).

2.6.2 Metode Perhitungan Aliran Beban pada Perangkat Lunak ETAP

Program analisis aliran beban pada ETAP menghitung tegangan rel,

percabangan, faktor daya, arus dan aliran daya yang melalui sistem tenaga listrik.

Program ini memperbolehkan untuk sumber tenaga ayun (swing), pengaturan

tegangan dan tanpa pengaturan tegangan dengan banyak generator dan peralatan.

Program ini dapat digunakan pada sistem tenaga dengan jaringan radial dan ring.

Metode yang berbeda dapat dipilih untuk mendapatkan efisiensi perhitungan yang

terbaik.

ETAP PowerStation menyediakan tiga metode perhitungan aliran beban:

Newton – Rhapson, Fast – Decoupled, dan Accelerated Gauss – Seidel. Ketiganya

memiliki karakteristik konvergensi yang berbeda, dan terkadang salah satunya

lebih baik dibandingkan yang lain. Metode yang akan digunakan dapat dipilih dari

ketiganya, tergantung konfigurasi sistem, pembangkitan, kondisi pembebanan,

dan tegangan awal rel.

1. Metode Newton – Rhapson

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 51: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

36

Universitas Indonesia

Metode Newton – Rhapson merumuskan dan menyelesaikan secara iterasi

persamaan aliran beban berikut:

1 2

3 4

J JPJ JQ V

(2.49)

dengan ΔP = vektor penyimpangan daya nyata antara nilai yang telah

ditentukan dan nilai yang terhitung pada rel

ΔQ = vektor penyimpangan daya reaktif antara nilai yang telah

ditentukan dan nilai yang terhitung pada rel

ΔV = vector magnitude dalam bentuk incremental

Δδ = sudut tegangan rel

J1 – J2 = matriks Jacobian

Metode Newton – Rhapson memiliki karakteristik konvergensi kuadrat

yang unik. Metode ini biasanya memiliki kecepatan konvergensi yang sangat

cepat dibandingkan dengan metode lainnya. Metode ini juga memiliki

keuntungan di mana kriteria konvergensi dispesifikasikan untuk memastikan

konvergensi penyimpangan daya nyata dan daya reaktif pada rel. Kriteria

tersebut memberikan kontrol langsung terhadap akurasi yang diinginkan untuk

solusi aliran beban. Kriteria konvergensi untuk metode ini biasanya ditetapkan

sampai 0.001 MW dan MVar.

Metode Newton – Rhapson sangat bergantung pada nilai awal tegangan

rel. Pemilihan yang hati-hati dari nilai awal rel sangat direkomendasikan.

Sebelum menjalankan aliran beban menggunakan metode Newton – Rhapson,

ETAP membuat beberapa iterasi Gauss – Seidel untuk menetapkan nilai awal

untuk tegangan bus.

Metode Newton – Rhapson direkomendasikan untuk penggunaan dengan

sistem apapun sebagai pilihan pertama

2. Metode Fast – Decoupled

Metode fast – decoupled diturunkan dari metode Newton – Rhapson. Ini

didapat dari fakta bahwa sedikit perubahan dari magnitude tegangan rel tidak

memberikan perubahan yang signifikan pada daya nyata rel. Maka persamaan

aliran beban dari metode Newton – Rhapson dapat disederhanakan menjadi

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 52: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

37

Universitas Indonesia

dua set decoupled yang terpisah dari persamaan aliran beban, yang dapat

diselesaikan secara iterasi:

[ΔP] = [J1][Δδ]

[ΔQ] = [J4][ΔV] (2.50)

Metode fast – decoupled mengurangi penggunaan memori computer

kurang lebih setengahnya bila dibandingkan dengan metode Newton –

Rhapson. Metode ini juga menyelesaikan persamaan aliran beban lebih cepat

dibandingkan dengan metode Newton – Rhapson, karena matriks Jacobiannya

konstan.

Sama seperti pada metode Newton – Rhapson, kriteria konvergensi

metode fast – decoupled berdasarkan penyimpangan daya nyata dan daya

reaktif, di mana biasanya ditetapkan pada 0.001 untuk MW dan MVar.

Meskipun untuk iterasi yang telah ditetapkan metode ini tidak seakurat metode

Newton – Rhapson, namun penghematan waktu computer dan kriteria

konvergensi yang lebih baik menjadikan metode ini memiliki performa

keseluruhan yang sangat baik.

Pada umumnya, metode fast – decoupled dapat digunakan sebagai

alternatif dari metode Newton – Rhapson, dan metode ini dapat digunakan jika

metode Newton – Rhapson gagal menyelesaikan sistem radial yang panjang

atau sistem yang memiliki kabel atau saluran transmisi yang panjang.

3. Metode Accelerated Gauss – Seidel

Dari persamaan nodal sistem:

[I] = [YBUS][V] (2.51)

Metode accelerated Gauss – Seidel menurunkan persamaan aliran beban

berikut dan menyelesaikannya secara iterasi:

[P + jQ] = [VT][Y*BUS][V*] (2.52)

dengan ΔP = vektor daya nyata rangkaian

ΔQ = vektor daya reaktif rangkaian

ΔV = vektor tegangan rangkaian

YBUS = matriks admitansi sistem

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 53: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

38

Universitas Indonesia

Metode accelerated Gauss – Seidel memiliki persyaratan nilai tegangan

awal rangkaian yang lebih rendah dibandingkan metode Newton – Rhapson

dan metode fast – decoupled. Dibandingkan dengan dua metode sebelumnya

yang menggunakan penyimpangan daya nyata dan daya reaktif sebagai kriteria

konvergensi, metode ini mengecek apakah toleransi magnitude tegangan

rangkaian antara dua iterasi berurutan untuk mengontrol ketepatan solusi.

Nilai presisi magnitude tegangan bus biasanya ditetapkan menjadi 0.000001

pu.

Metode accelerated Gauss – Seidel memiliki kecepatan konvergensi yang

lebih lambat. Jika faktor akselerasi yang diaplikasikan tepat, maka

penambahan kecepatan secara signifikan akan didapatkan. Range faktor

akselerasi adalah di antara 1.2 dan 1.7, dan biasanya ditetapkan menjadi 1.45.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 54: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

39 Universitas Indonesia

BAB 3

PERANCANGAN SETTING RELE ARUS LEBIH BERARAH

3.1 Umum

PT Energi Mega Persada merupakan salah satu perusahaan nasional yang

bergerak dalam bidang oil & gas. Untuk mendukung kegiatan produksinya ini,

tentu saja perusahaan membutuhkan suatu sistem tenaga listrik yang andal dan

kontinu. Supply listrik ini terutama digunakan untuk kegiatan pengeboran yang

menggunakan motor induksi.

Salah satu daerah produksi PT Energi Mega Persada terletak di Selat Malaka.

Daerah produksi ini dikenal dengan nama EMP Malacca Strait. Untuk mendukung

sistem tenaga listrik di sini, perusahaan menggunakan sistem pembangkit sendiri.

Seluruh sistem pembangkitan dipenuhi dari enam buah generator gas turbin.

Untuk meningkatkan keandalan, kontinuitas, dan mutu sistem tenaga listrik di

EMP Malacca Strait, perusahaan berencana untuk melakukan perubahan bentuk

jaringan distribusi yang ada di Kurau dari bentuk jaringan radial menjadi bentuk

jaringan ring. Bus yang akan dihubungkan adalah antara bus PS3AC2 dan bus

PS4AC3.

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

Gambar 3.1 Rencana perubahan sistem jaringan distribusi di Kurau

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 55: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

40

Universitas Indonesia

Dengan adanya perubahan bentuk jaringan, maka sistem proteksi yang ada

sebelumnya harus dievaluasi kembali. Hal ini dikarenakan pada jaringan ring, saat

terjadi gangguan, misalnya pada bus, maka arus gangguan akan mengalir melalui

kedua sisi. Rele harus mampu membedakan arah gangguan agar rele tidak bekerja

pada kondisi di mana rele seharusnya tidak bekerja. Untuk itu, maka digunakan

rele arus lebih berarah yang memiliki kemampuan untuk mendeteksi arah

gangguan.

Untuk menentukan setting arus (pick up current) pada rele, ada beberapa hal

yang harus dilakukan, di antaranya adalah studi aliran daya dan hubung singkat.

Simulasi aliran daya dilakukan untuk mengetahui besarnya arus beban maksimum

yang melewati rele, sehingga nilai arus rele harus diset di atas nilai arus beban

maksimum ini. Hal ini perlu dilakukan agar jangan sampai rele bekerja pada

kondisi operasi normal.

Simulasi gangguan hubung singkat dilakukan untuk mengetahui besarnya arus

yang melewati rele saat terjadi gangguan hubung singkat. Dari hasil simulasi

gangguan hubung singkat, arus gangguan yang terjadi selama 0.5 cycle digunakan

untuk menganalisa unjuk kerja rele pengaman seketika (instantenous). Sedangkan

arus gangguan hubung singkat yang terjadi selama 30 cycle digunakan untuk

menganalisa unjuk kerja rele pengaman arus lebih waktu terbalik (inverse).

Pada skripsi ini, simulasi aliran daya dan hubung singkat didasarkan pada

kondisi pembangkitan maksimum, yaitu dengan seluruh pembangkitan beroperasi.

Adapun kondisi dari sistem pembangkitannya adalah sebagai berikut:

a. Di Lalang bus SWGR-828 dioperasikan sebanyak dua unit pembangkit

masing-masing sebesar 2500 kW.

b. Di Kurau Power Plant bus PS-201 dioperasikan dua unit pembangkit yaitu

GT-A dan GT-B masing-masing sebesar 2800 kW

c. Di Kurau Power Plant bus PS-201E dioperasikan dua unit pembangkit

yaitu GT-C sebesar 2500 kW dan GT-D sebesar 2800 kW

Diagram satu garis dari keseluruhan sistem tenaga listrik di EMP Malacca

Strait dapat dilihat pada bagian lampiran. Rating pembangkit yang digunakan

dalam simulasi didasarkan pada diagram satu garis tersebut dengan sedikit

perubahan mengikuti kondisi pembangkitan pada saat ini.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 56: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

41

Universitas Indonesia

3.2 Spesifikasi Kabel yang Digunakan pada Rencana Jaringan Ring

Kabel yang akan menghubungkan bus PS3AC2 dan bus PS4AC3 dalam

simulasi nanti merupakan kabel bawah tanah dengan asumsi sebagai berikut:

1. Kabel yang digunakan mengikuti standar ICEA (Insulated Cable

Engineers Association)

2. Kabel menggunakan isolasi berupa bahan karet (rubber)

3. Rating kabel adalah 15 kV

4. Banyak konduktor adalah tiga konduktor per kabel (3/C) dengan masing-

masing satu fasa per konduktor

5. Kabel terbuat dari bahan tembaga (CU)

6. Ukuran kabel adalah 2/0 AWG dengan panjang 1200 m

7. Cable ampacity dari kabel ini adalah 239.3 A dengan kondisi temperatur

konduktor (Tc) 90 0C dan temperatur lingkungan (Ta) 20 0C

8. Kabel dikubur langsung di dalam tanah (direct buried)

9. Bentuk kabel adalah concentric round

Yang perlu diperhatikan di sini adalah bahwa kabel yang menghubungkan bus

PS3AC2 dan bus PS4AC3 ini haruslah memiliki kapasitas hantar arus yang cukup

besar. Hal ini dikarenakan karena kabel ini akan menghantarkan arus beban yang

besar jika sewaktu-waktu terjadi kerusakan pada saluran lain dalam jaringan ring.

Sehingga diharapkan kabel ini cukup kuat untuk menghantarkan arus besar dan

tegangan jatuh yang terjadi tidaklah besar yang dapat menurunkan kualitas

tegangan sistem.

3.3 Langkah-langkah Perancangan Sistem Proteksi

Langkah-langkah yang perlu dilakukan untuk menentukan setting bagi sistem

rele proteksi adalah:

1. Perhitungan aliran daya yang masuk dan keluar dari satu bus ke bus

lainnya. Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui arus beban

maksimum

2. Perhitungan arus gangguan hubung singkat yang melewati rele. Yang

perlu diperhatikan adalah arus maksimum dan minimum yang didapat

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 57: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

42

Universitas Indonesia

setelah melakukan simulasi gangguan hubung singkat dari setiap

kemungkinan titik gangguan pada jaringan

3. Perhitungan setting arus, waktu kerja rele, sudut operasi kerja rele berarah,

dan penentuan jenis karakteristik rele digunakan

4. Gambar kurva karakteristik rele arus lebih berarah untuk perancangan

koordinasinya

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 58: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

43

Universitas Indonesia

mulai

Single line diagram

data

Simulasi aliran daya untuk mendapatkan

arus beban maksimum

Simulasi gangguan hubung singkat

Setting rele

Simulasi koordinasi rele untuk tiap titik

gangguan

Apakah sudah selektif?

selesai

tidak

ya

Gambar 3.2 Diagram alir perancangan rele proteksi

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 59: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

44

Universitas Indonesia

3.4 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat [9]

Perhitungan arus hubung singkat ini dilakukan dengan perhitungan impedansi

tiap-tiap elemen listrik. Impedansi yang dihitung merupakan impedansi dari

sumber arus hubung singkat ke titik gangguan. Hal-hal yang harus diperhatikan

dalam perhitungan arus hubung singkat adalah:

1. Sumber dari hubung singkat yaitu generator, motor sinkron, dan motor

induksi. Trafo bukan merupakan sumber dari arus hubung singkat ketika

terjadi gangguan, namun hanya menyalurkan arus yang melewatinya

apabila bebannya motor.

2. Untuk tegangan sistem di atas 6 kV, maka impedansi dari bus, trafo arus,

pemutus tenaga dapat diabaikan.

Langkah-langkah perhitungan arus hubung singkat adalah sebagai berikut:

1. Penentuan spesifikasi peralatan yang ada

2. Penentuan impedansi masing-masing peralatan dalam satuan per unit

3. Perhitungan impedansi hubung singkat dari sumber-sumber yang

menyumbangkan arus hubung singkat

4. Penentuan titik gangguan hubung singkat dengan tempat yang spesifik

terhadap kemungkinan terjadinya hubung singkat. Penentuan titik

gangguan ini menentukan alat proteksi yang akan diterapkan dan

kapasitasnya

5. Hasil perhitungan arus gangguan hubung singkat yang terjadi selama 30

cycle digunakan untuk menganalisa unjuk kerja rele arus lebih waktu

terbalik (inverse)

Bus penyulang menghasilkan arus hubung singkat yang besar apabila motor

induksi memiliki daya yang besar pula, tetapi nilainya lebih besar daripada arus

hubung singkat yang terjadi dengan waktu gangguan 30 cycle. Pengaruh adanya

kontribusi arus motor induksi saat terjadinya gangguan hubung singkat hanya

terjadi pada periode subperalihan hubung singkat generator atau 0.5 cycle.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 60: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

45

Universitas Indonesia

3.5 Perhitungan Setting Arus dan Waktu Kerja Rele Arus Lebih [9]

Dalam perhitungan setting arus dan waktu kerja rele, haruslah didapatkan

sistem koordinasi pengaman yang selektif. Hal ini berarti bahwa rele yang paling

dekat dengan gangguan yang bekerja. Apabila rele yang terdekat akibat sesuatu

hal tidak bekerja maka rele cadangan harus bekerja. Hal ini dimungkinkan dengan

menerapkan waktu interval masing-masing rele.

Acuan dalam perhitungan pengaturan rele adalah:

1. Penentuan karakteristik rele dimulai dari bagian yang paling dekat dengan

beban (bagian hilir). Rele yang terletak pada bagian ini harus mempunyai

penyetelan waktu yang paling singkat.

2. Pemilihan karakteristik rele didasarkan pada letak rele tersebut, untuk rele

yang berada paling hilir harus mempunyai karakteristik yang cepat dalam

merespon adanya arus gangguan hubung singkat. Pemilihan kurva

karakteristik tergantung dari hasil perhitungan dan koordinasi relenya.

3. Pemilihan faktor pengali waktu pada kurva rele (Time Multiplier

Setting/TMS) dengan memilih TMS yang terkecil untuk bagian paling

hilir, sedangkan untuk daerah selanjutnya tergantung dari perhitungan dan

koordinasi rele.

4. Waktu interval antar rele digunakan 0.4 dengan anggapan bahwa waktu

overshoot, pembukaan pemutus tenaga, faktor kesalahan dan faktor

keamanan telah diperhitungkan waktunya.

5. Sistem proteksi harus tetap stabil pada kondisi operasi normal terberat

yang mungkin timbul. Kondisi operasi normal yang terberat yang

diperhitungkan dalam analisa unjuk kerja sistem proteksi adalah starting

motor induksi.

6. Setting pada rele arus lebih adalah sebagai berikut:

1.25 arus beban maksimum ≤ I setting < 0.5 arus hubung singkat minimum

7. Persamaan kurva-kurva karakteristik rele arus lebih untuk mendapatkan

waktu kerja rele menurut standard ANSI/IEEE adalah:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 61: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

46

Universitas Indonesia

( / ) 1S

kt LI I

(3.1)

di mana t = waktu operasi rele dalam detik; k = time dial atau time

multipler setting; I = besar arus gangguan pada kumparan sekunder; Is =

arus pickup/setting; L = konstanta.

Konstanta α dan β menentukan kemiringan dari kurva karakteristik. Nilai

dari α, β, dan L untuk standar rele arus lebih yang berbeda dalam

ANSI/IEEE dan IEC ditunjukkan pada tabel berikut:

Tabel 3.1 Konstanta ANSI/IEEE dan IEC untuk standar rele arus lebih

Pada setting rele gangguan tanah cara yang sama dilakukan seperti proses

di atas hanya saja arus gangguan yang menjadi acuan adalah arus gangguan

hubung singkat ke tanah.

3.6 Rencana Konfigurasi Rele Proteksi

Konfigurasi rele arus lebih yang akan digunakan pada jaringan distribusi di

Kurau direncanakan seperti gambar berikut:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 62: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

47

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

Cable A

Cable B

Cable C

Cable D

Gambar 3.3 Bentuk jaringan dan rencana konfigurasi rele

Penamaan rele mengikuti desain asli pada sistem tenaga listrik di EMP

Malacca Strait. Untuk menyederhanakan gambar, penamaan rele langsung

mengacu pada pemutus tenaga atau circuit breaker yang ditanganinya. Tanda

panah di samping simbol setiap circuit breaker mengindikasikan setting arah arus

gangguan yang akan menyebabkan trip pada rele. Lalu untuk memudahkan

analisis, maka setiap kabel yang menghubungkan bus-bus dalam jaringan ring ini

dinamakan Cable A, Cable B, Cable C, dan Cable D.

Cable B merupakan kabel bawah tanah dengan ukuran 2/0 dan memiliki jarak

1200 m yang menghubungkan PS3AC2 dengan PS4AC3.

3.7 Perhitungan Arus Beban Maksimum (Full Load Ampere)

Langkah pertama dalam menentukan setting untuk rele arus lebih adalah

mengetahui besarnya arus beban maksimum yang melewati tiap rele. Rele arus

lebih tidak boleh trip/bekerja pada kondisi beban maksimum. Untuk itu maka nilai

arus pick up pada rele diset lebih besar dari arus beban maksimum.

Berikut merupakan hasil simulasi aliran daya yang menunjukkan besar arus

beban maksimum yang melewati tiap rele:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 63: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

48

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42 83.9 A91.1 A

65.5 A

39.8 A

Gambar 3.4 Arus beban maksimum yang melewati rele pada jaringan ring

Tabel 3.2 Arus beban maksimum yang melewati rele

Kabel Rele Bus

Arus (A) Dari bus Ke bus

Cable D Rele 19

SWGR201 PS5BG1 91.1 Rele 12

Cable C Rele B

PS5BG1 PS4AC3 65.5 Rele A

Cable B Rele 55

PS4AC3 PS3AC2 39.8 Rele 51

Cable A Rele 40

PS3AC2 SWGR201 83.9 Rele 42

3.8 Perhitungan Arus Gangguan Hubung Singkat untuk Setting Rele

Berdasarkan IEEE Standard 242 – 2001, hal-hal berikut harus diperhatikan

ketika melakukan studi koordinasi rele:

1. Arus maksimum dan minimum yang melewati rele saat terjadi gangguan

hubung singkat satu fasa dan tiga fasa momentary (first cycle)

2. Arus maksimum dan minimum yang melewati rele saat terjadi gangguan

hubung singkat tiga fasa interrupting duty (1.5 – 8 cycles)

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 64: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

49

Universitas Indonesia

3. Arus maksimum dan minimum yang melewati rele saat terjadi gangguan

hubung singkat tiga fasa 30 cycle

4. Arus maksimum dan minimum yang melewati rele arus gangguan tanah

(ground fault rele) untuk gangguan satu fasa ke tanah

Arus gangguan momentary digunakan untuk menentukan nilai maksimum dan

minimum bagi peralatan yang bekerja langsung (direct trip), misalnya rele

instantenous dan fuse. Arus gangguan 30 cycle digunakan untuk menentukan nilai

arus pick up bagi rele dengan persamaan sebagai berikut:

1.25 arus beban maksimum ≤ I setting < 0.5 arus hubung singkat minimum

Persamaan di atas merupakan persamaan untuk menentukan arus pick up bagi

rele yang digunakan sebagai proteksi feeder atau saluran. Untuk rele jenis lain,

misalnya rele yang ditujukan untuk proteksi transformator atau motor induksi,

maka digunakan persamaan lain sesuai dengan standar yang telah ditetapkan oleh

ANSI/IEEE.

Dalam simulasi gangguan hubung singkat, titik-titik gangguan pada jaringan

di Kurau diasumsikan sebagai berikut:

1. Kasus 1 titik gangguan terjadi pada Cable A, yaitu pada kabel yang

menghubungkan bus SWGR201 dengan bus PS3AC2

2. Kasus 2 titik gangguan terjadi pada Cable B, yaitu pada kabel yang

menghubungkan bus PS3AC2 dengan bus PS4AC3

3. Kasus 3 titik gangguan terjadi pada Cable C, yaitu pada kabel yang

menghubungkan bus PS4AC3 dengan bus PS5BG1

4. Kasus 4 titik gangguan terjadi pada Cable D, yaitu pada kabel yang

menghubungkan bus SWGR201 dengan bus PS5BG1

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 65: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

50

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

F1

F2

F3

F4

Gambar 3.5 Titik terjadinya gangguan hubung singkat

3.9 Arus Hubung Singkat Maksimum dan Minimum untuk Setting Rele

Untuk menentukan arus pick up, kita cukup melihat berapa besar arus

gangguan minimum yang melewati rele. Hal ini agar rele bekerja pada kondisi

gangguan minimum. Arus gangguan 30 cycle digunakan untuk

mempertimbangkan arus pick up pada rele waktu terbalik (inverse). Berikut

merupakan besar arus minimum yang melewati tiap rele: Tabel 3.3 Arus gangguan minimum 30 cycle yang melewati rele

Nama Rele Arus Beban Penuh

(A)

Arus Gangguan

Minimum 3Ф (A)

Arus Gangguan

Minimum L – G

(A)

R19 83.9 481 403

R12 83.9 951 760

RB 39.8 481 403

RA 39.8 951 760

R55 65.5 481 403

R51 65.5 951 760

R40 91.1 481 403

R42 91.1 951 760

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 66: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

51

Universitas Indonesia

3.10 Penentuan Setting Trafo Arus dan Trafo Tegangan

EMP Malacca Strait menggunakan trafo arus untuk proteksi dengan rasio

200/5. Lalu kelas error CT yang digunakan adalah 2.5 VA Class 5P20, yaitu

rating burden sebesar 2.5 VA dengan error tidak melebihi 5% sampai batas

akurasi rating arusnya.

Dari pembahasan sebelumnya, terlihat bahwa besar arus gangguan 30 cycle

terbesar yang mungkin melewati rele adalah 951 A. Dari nilai ini, maka kita

mendapatkan nilai arus sekunder pada CT sebesar 951/40 = 23.775. Nilai ini

masih jauh dari batas akurasi CT yang digunakan, yaitu 20 kali rating arus CT =

20 x 5 = 100 A. Sehingga CT dengan rasio ini masih akurat untuk digunakan. CT

ini memiliki batas akurasi sampai 20 x 5 = 100 A pada rangkaian sekundernya dan

batas akurasi pada rangkaiannya primernya adalah 100 x (200/5) = 4000 A.

Untuk setting trafo tegangan (VT), rating yang digunakan adalah 13.8 kV/120

V. Sedangkaan kelas akurasi yang digunakan adalah kelas 3P, yaitu error sebesar

3% untuk trafo proteksi.

3.11 Penyetelan Nilai Arus Untuk Rele Fasa dan Rele Tanah

Untuk menentukan besarnya arus pickup untuk rele fasa dan rele tanah,

maka digunakan kaidah sebagai berikut:

1.25 arus beban maksimum ≤ I setting < 0.5 arus hubung singkat minimum

Dari kaidah di atas terlihat bahwa besar arus pickup haruslah lebih besar

dari 1.25 arus nominal dan lebih kecil dari 0.5 arus gangguan minimum yang

dilihat oleh rele. Berikut merupakan tabel nilai setting arus pada rele fasa:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 67: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

52

Universitas Indonesia

Tabel 3.4 Penyetelan arus pada rele fasa

Rele Fasa 1.25 arus

nominal (A)

0.5 gangguan

minimum (A)

I setting (A)

R19 105.125 240.5 3.75

R12 105.125 475.5 3.75

RB 50 240.5 3.75

RA 50 475.5 3.75

R55 82.125 240.5 3.75

R51 82.125 475.5 3.75

R40 114.125 240.5 3.75

R42 114.125 475.5 3.75

Dari tabel di atas, penulis mengambil nilai tengah yaitu sekitar 150 A.

Pada rele, nilai ini pada kumparan sekunder CT adalah 150/40 = 3.75 A.

Untuk rele tanah, setting arus pada rele adalah sebagai berikut:

Tabel 3.5 Penyetelan arus pada rele tanah

Rele Tanah Arus gangguan

minimum (A)

0.5 arus gangguan

minimum (A)

I setting

R19 403 201.5 2.5

R12 760 380 2.5

RB 403 201.5 2.5

RA 760 380 2.5

R55 403 201.5 2.5

R51 760 380 2.5

R40 403 201.5 2.5

R42 760 380 2.5

Dari tabel di atas, penulis mengambil nilai yang lebih kecil dari 0.5 arus gangguan

minimum yaitu 100 ampere. Karena pada rele tanah, saat kondisi normal (tidak

ada gangguan), arus yang mengalir pada rele tanah tidak ada atau sangat kecil.

Oleh karena itu, walaupun nilainya lebih kecil dari setting rele fasa, namun tidak

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 68: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

53

Universitas Indonesia

akan membuat trip rele tanah. Pada rele tanah, nilai ini pada kumparan sekunder

CT adalah 100/40 = 2.5 ampere.

3.12 Penentuan Time Multiplier Setting (TMS)

Setting waktu koordinasi rele adalah sebagai berikut:

a. Penentuan karakteristik rele dimulai dari bagian yang paling dekat dengan

beban (bagian hilir). Rele yang terletak pada bagian ini harus mempunyai

penyetelan waktu yang paling singkat.

b. Pemilihan faktor pengali waktu pada kurva rele (Time Multiplier

Setting/TMS) dengan memilih TMS yang terkecil untuk bagian paling hilir,

sedangkan untuk daerah selanjutnya tergantung dari perhitungan dan

koordinasi rele.

c. Waktu interval antar rele digunakan 0.3 – 0.4 detik dengan anggapan bahwa

waktu overshoot, pembukaan pemutus tenaga, faktor kesalahan dan faktor

keamanan telah diperhitungkan waktunya.

Untuk mendapatkan nilai TMS yang dikehendaki, cara yang dilakukan adalah

dengan metode trial and error. Yaitu dengan mengubah-ubah karakteristik kurva

agar waktu koordinasi antar rele sesuai dengan yang kita inginkan (0.3 – 0.4

detik).

Setelah dilakukan simulasi koordinasi pada ETAP 6, didapatkan setting TMS

sebagai berikut:

Tabel 3.6 Penyetelan TMS pada rele fasa

Rele Fasa TMS Karakteristik

R19 8.56 SI

R12 0.5 SI

RB 5.9 SI

RA 4.8 SI

R55 3.24 SI

R51 9.07 SI

R40 0.5 SI

R42 13.67 SI

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 69: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

54

Universitas Indonesia

Tabel 3.7 Penyetelan TMS pada rele tanah

Rele Tanah TMS Karakteristik

R19 10.33 SI

R12 0.5 SI

RB 6.99 SI

RA 4.98 SI

R55 3.76 SI

R51 9.07 SI

R40 0.5 SI

R42 14.55 SI

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 70: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

55 Universitas Indonesia

BAB 4

HASIL SIMULASI KOORDINASI RELE ARUS LEBIH BERARAH

4.1 Penyetelan Rele pada Jaringan Radial (Existing)

Jaringan distribusi yang ada saat ini di EMP Malacca Strait adalah berbentuk

jaringan distribusi radial. Oleh karena itu maka rele yang digunakan pada jaringan

ini adalah rele arus lebih. Merek yang digunakan saat ini adalah merek Basler.

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

R55

R51

R40

R42

Cable A

Cable C

Cable D

Gambar 4.1 Konfigurasi rele arus lebih pada jaringan existing

Tabel 4.1 Setting rele pada jaringan radial

Nomor Rele Merek CT

Penyetelan Rele

Fasa Tanah

Iset TMS Kurva Iset TMS Kurva

R19 Basler BE1-51 200/5 6.6 60 SI 0.8 50 SI

R12 Basler BE1-51 200/5 4.5 60 SI 5.5 60 SI

R55 Basler BE1-51 200/5 3.2 60 SI 3.2 30 SI

R51 Basler BE1-51 200/5 6 15 SI 1.5 50 SI

R40 Basler BE1-51 200/5 6.6 20 SI 4 50 SI

R42 Basler BE1-51 200/5 6.6 20 SI 1 50 SI

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 71: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

56

Universitas Indonesia

4.2 Penyetelan Rele pada Jaringan Ring

EMP Malacca Strait berencana untuk mengubah jaringan distribusi saat ini

yang berbentuk radial menjadi jaringan ring. Hal ini dilakukan untuk

meningkatkan keandalan dan kontinuitas sistem tenaga listrik di EMP Malacca

Strait. Bus yang akan dihubungkan adalah bus PS3AC2 dengan bus PS4AC3

dengan kabel bawah tanah berukuran 2/0 dan memiliki panjang 1200 m.

Dari perancangan pada bab sebelumnya, maka kita bisa membuat rencana

konfigurasi rele pada jaringan distribusi ring sebagai berikut:

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

Cable A

Cable B

Cable C

Cable D

Gambar 4.2 Rencana konfigurasi rele arus lebih pada jaringan ring

Menurut rencana, EMP Malacca Strait akan menggunakan rele arus lebih

berarah dengan merek SEL dari pabrikan Schweitzer Engineering

Laboratories. Rele yang digunakan adalah rele arus lebih berarah untuk fasa

dan tanah. Berikut merupakan nilai setting rele yang akan digunakan

selanjutnya nanti dalam simulasi untuk mengetahui koordinasi rele.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 72: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

57

Universitas Indonesia

Tabel 4.2 Setting rele untuk perencanaan jaringan ring

Nomor

Rele Merek CT VT

Penyetelan Rele

Fasa Tanah

Iset TMS Kurva Iset TMS Kurva

R19 SEL 351

(67) 200/5 - 3.75 8.56 SI 2.5 10.33 SI

R12 SEL 351

(67) 200/5

13.8 kV/

120 V 3.75 0.5 SI 2.5 0.5 SI

RB SEL 351

(67) 200/5 - 3.75 5.9 SI 2.5 6.99 SI

RA SEL 351

(67) 200/5

13.8 kV/

120 V 3.75 4.8 SI 2.5 4.98 SI

R55 SEL 351

(67) 200/5

13.8 kV/

120 V 3.75 3.24 SI 2.5 3.76 SI

R51 SEL 351

(67) 200/5 - 3.75 9.07 SI 2.5 9.07 SI

R40 SEL 351

(67) 200/5

13.8 kV/

120 V 3.75 0.5 SI 2.5 0.5 SI

R42 SEL 351

(67) 200/5 - 3.75 13.67 SI 2.5 14.55 SI

Untuk hubungan rele arah, yang digunakan adalah hubungan 900 – 600, baik

untuk rele fasa maupun rele tanah. Rele hubungan ini digunakan karena rele

ini memiliki daerah operasi kerja untuk arus gangguan antara 300 leading

sampai 1500 lagging.

4.3 Hasil Simulasi Koordinasi Rele Proteksi

4.3.1 Titik Gangguan pada Cable A

Jika terjadi gangguan pada Cable A, yaitu kabel antara bus SWGR201

dan PS3AC2, maka rele utama yang harus bekerja adalah Rele 19 dan Rele 12.

Untuk kasus ini yang akan disimulasikan adalah gangguan yang terjadi di

dekat SWGR201 dan di dekat PS3AC2.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 73: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

58

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42F1aI fault

I faultF1b

Gambar 4.3 Titik gangguan antara SWGR201 dan PS3AC2

a. Gangguan Terjadi di Dekat Bus SWGR201

Pada kasus ini, jika titik gangguan terjadi di dekat bus SWGR201, maka

besar arus yang menuju titik gangguan sama dengan besar arus gangguan

yang terjadi pada bus SWGR201. Oleh karena itu maka arus gangguan

hanya berasal dari SWGR201 menuju titik gangguan F1a, sehingga rele

yang bekerja hanya rele 19 yaitu setelah 0.523 s. Besar arus gangguan 3

fasa 30 cycle sebesar 2572 A. Kurva dari rele ini dapat dilihat pada

lampiran 2 halaman 77.

Untuk gangguan tanah, rele 19 bekerja setelah 0.599 s dengan besar arus

gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah sebesar 2486 A. Kurva dari

rele ini dapat dilihat pada lampiran 2 halaman 78.

b. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS3AC2

Untuk titik gangguan di dekat bus PS3AC2, maka rele utama yang harus

bekerja adalah Rele 12 dan Rele 19. Berikut merupakan hasil simulasi

koordinasi rele proteksi untuk gangguan di F1b:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 74: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

59

Universitas Indonesia

Tabel 4.3 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F1b

Clockwise (Arus Gangguan 1150 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 951 A)

Rele 19 0.738 s Rele 12 0.0468 s

Rele A 0.449 s

Rele 51 0.848 s

Rele 42 1.28 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 79 – 80

Tabel 4.4 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F1b

Clockwise (Arus Gangguan 908 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 760 A)

Rele 19 0.81 s Rele 12 0.0426 s

Rele A 0.425 s

Rele 51 0.833 s

Rele 42 1.23 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 81 – 82

Dari hasil simulasi terlihat bahwa rele yang bekerja pertama kali adalah

rele 12 yaitu setelah 0.0426 detik setelah gangguan. Jika rele ini bekerja

maka rele berikutnya yang bekerja untuk memutus arus gangguan yang

searah jarum jam adalah rele 19 yaitu setelah 0.81 detik setelah gangguan.

Sebagai pengaman cadangan bila rele 12 gagal bekerja, maka rele

berikutnya yang harus bekerja adalah rele A yaitu setelah 0.425 detik

setelah terjadi gangguan. Jika rele A gagal ini gagal bekerja, maka rele

pengaman berikutnya adalah rele 51 yang bekerja setelah 0.833 detik

setelah gangguan. Sebagai pengaman terakhir jika rele 51 gagal bekerja,

maka rele 42 akan bekerja setelah 1.23 detik setelah gangguan.

Terlihat dari hasil simulasi bahwa koordinasi antar rele telah memenuhi

kriteria, yaitu beda waktu antara tiap rele utama dan cadangan sebesar 0.3

– 0.4 detik.

4.3.2 Titik Gangguan pada Cable B

Jika terjadi gangguan pada Cable B, yaitu kabel antara bus PS3AC2 dan

PS4AC3, maka rele utama yang harus bekerja adalah rele A dan rele B. Untuk

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 75: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

60

Universitas Indonesia

kasus ini yang akan disimulasikan adalah gangguan yang terjadi di dekat

PS3AC2 dan di dekat PS4AC3.

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

F2a

I faultI fault

F2b

Gambar 4.4 Titik gangguan antara PS3AC2 dan PS4AC3

a. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS3AC2

Pada kasus ini, rele utama yang harus bekerja adalah Rele B dan Rele A.

Untuk gangguan hubung singkat 3 fasa, Rele B akan bekerja setelah 0.508

detik dan Rele A akan bekerja setelah 0.449 detik. Sebagai pengaman

cadangan jika rele utama gagal bekerja, maka rele cadangan harus diberi

beda waktu antara 0.3 – 0.4 detik agar rele utama dan cadangan tidak

bekerja secara bersamaan.

Tabel 4.5 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F2a

Clockwise (Arus Gangguan 1150 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 951 A)

Rele B 0.508 s Rele A 0.449 s

Rele 19 0.738 s Rele 51 0.848 s

Rele 42 1.28 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 83 – 84

Untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, hasil simulasi

koordinasi rele adalah sebagai berikut:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 76: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

61

Universitas Indonesia

Tabel 4.6 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F2a

Clockwise (Arus Gangguan 908 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 760 A)

Rele B 0.548 s Rele A 0.425 s

Rele 19 0.81 s Rele 51 0.833 s

Rele 42 1.23 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 85 – 86

b. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS4AC3

Untuk kasus ini pun, hasil simulasi menunjukkan bahwa koordinasi antar

rele telah memenuhi kriteria, yaitu dengan beda waktu antar rele sekitar

0.3 – 0.4 detik.

Tabel 4.7 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F2b

Clockwise (Arus Gangguan 925 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1148 A)

Rele B 0.56 s Rele A 0.408 s

Rele 19 0.812 s Rele 51 0.771 s

Rele 42 1.16 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 87 – 88

Tabel 4.8 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F2b Clockwise (Arus Gangguan 751 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 922 A)

Rele B 0.599 s Rele A 0.388 s

Rele 19 0.885 s Rele 51 0.761 s

Rele 42 1.13 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 89 – 90

4.3.3 Titik Gangguan pada Kabel C

Jika terjadi gangguan pada Cable C, yaitu kabel antara bus PS4AC3 dan

PS5BG1, maka rele utama yang harus bekerja adalah rele 55 dan rele 51.

Untuk kasus ini akan disimulasikan gangguan terjadi di dekat PS4AC3 dan di

dekat PS5BG1.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 77: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

62

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

F3bI fault

I faultF3a

Gambar 4.5 Titik gangguan antara PS4AC3 dan PS5BG1

a. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS4AC3

Pada kasus ini, rele utama yang harus bekerja adalah Rele 55 dan Rele 51.

Untuk gangguan hubung singkat 3 fasa, Rele 55 akan bekerja setelah 0.307

detik dan Rele 51 akan bekerja setelah 0.771 detik.

Tabel 4.9 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F3a

Clockwise (Arus Gangguan 925 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1148 A)

Rele 55 0.307 s Rele 51 0.771 s

Rele B 0.56 s Rele 42 1.16 s

Rele 19 0.812 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 91 – 92

Untuk gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah, Rele 55 akan bekerja

setelah 0.322 detik dan Rele 51 akan bekerja setelah 0.761 detik.

Tabel 4.10 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F3a

Clockwise (Arus Gangguan 751 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 922 A)

Rele 55 0.322 s Rele 51 0.761 s

Rele B 0.599 s Rele 42 1.13 s

Rele 19 0.885 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 93 – 94

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 78: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

63

Universitas Indonesia

b. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS5BG1

Untuk kasus ini pun, hasil simulasi menunjukkan bahwa koordinasi antar

rele telah memenuhi kriteria, yaitu dengan beda waktu antar rele sekitar

0.3 – 0.4 detik.

Tabel 4.11 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F3b

Clockwise (Arus gangguan 481 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1722 A)

Rele 55 0.478 s Rele 51 0.644 s

Rele B 0.871 s Rele 42 0.97 s

Rele 19 1.26 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 95 – 96

Tabel 4.12 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F3b Clockwise (Arus Gangguan 403 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1461 A)

Rele 55 0.465 s Rele 51 0.632 s

Rele B 0.864 s Rele 42 0.935 s

Rele 19 1.28 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 97 – 98

4.2.4 Titik Gangguan pada Cabel D

Jika terjadi gangguan pada Cable D, yaitu kabel antara bus PS5BG1 dan

SWGR201, maka rele utama yang harus bekerja adalah rele 40 dan rele 42.

Untuk kasus ini akan disimulasikan gangguan terjadi di dekat PS5BG1 dan di

dekat SWGR201.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 79: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

64

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42F4b I fault

I faultF4a

Gambar 4.6 Titik gangguan antara PS5BG1 dan SWGR201

a. Gangguan Terjadi di Dekat Bus PS5BG1

Terlihat dari hasil simulasi bahwa koordinasi antar rele telah memenuhi

kriteria, yaitu beda waktu antara tiap rele utama dan cadangan sebesar 0.3

– 0.4 detik untuk rele fasa dan rele tanah.

Tabel 4.13 Hasil simulasi koordinasi rele fasa pada kasus F4a

Clockwise (Arus Gangguan 481 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1722 A)

Rele 40 0.0738 s Rele 42 0.97 s

Rele 55 0.478 s

Rele B 0.871 s

Rele 19 1.26 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 99 – 100

Tabel 4.14 Hasil simulasi koordinasi rele tanah pada kasus F4a Clockwise (Arus Gangguan 403 A) Anticlockwise (Arus Gangguan 1461 A)

Rele 40 0.0618 s Rele 42 0.935 s

Rele 55 0.465 s

Rele B 0.864 s

Rele 19 1.28 s

Kurva terdapat pada lampiran halaman 101 – 102

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 80: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

65

Universitas Indonesia

b. Gangguan Terjadi di Dekat Bus SWGR201

Pada kasus ini, jika titik gangguan terjadi di dekat bus SWGR201, maka

besar arus yang menuju titik gangguan sama dengan besar arus gangguan

yang terjadi pada bus SWGR201. Oleh karena itu maka arus gangguan

hanya berasal dari SWGR201 menuju titik gangguan F4b, sehingga rele

yang bekerja hanya rele 42 yaitu setelah 0.835 s. Besar arus gangguan 3

fasa 30 cycle sebesar 2572 A. Kurva dari rele ini dapat dilihat pada

lampiran halaman 103.

Untuk gangguan tanah, rele 42 bekerja setelah 0.838 s dengan besar arus

gangguan hubung singkat satu fasa ke tanah sebesar 2486 A. Kurva dari

rele ini dapat dilihat pada lampiran halaman 104.

4.4 Perbandingan Kualitas Tegangan Jaringan Radial dan Ring

4.4.1 Kualitas Tegangan pada Jaringan Existing (Radial)

Simulasi ini dibatasi hanya untuk mengetahui kualitas tegangan dan

kemampuan rating dari kabel pada jaringan di daerah Kurau EMP Malacca Strait.

Simulasi dilakukan dengan asumsi bahwa rating kabel pada ETAP menggunakan

standar IEEE 399-1997 untuk kabel Underground Buried.

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

R55

R51

R40

R42

Cable A

Cable C

Cable D

Gambar 4.7 Diagram satu garis sistem jaringan existing

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 81: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

66

Universitas Indonesia

Tabel 4.15 Hasil aliran daya untuk jaringan existing

Nama

Peralatan

Kapasitas Operasi %Operasi Status Kondisi

Cable D 310.24 A 51.17 A 16.49 Normal

Cable C 239.33 A 25.42 A 10.62 Normal

Cable A 310.24 A 125.17 A 40.34 Normal

PS3-AC2 13.8 kV 13.417 kV 97.23 Marginal Undervoltage

PS4-AC3 13.8 kV 13.71 kV 99.66 Normal

PS5-BG1 13.8 kV 13.758 kV 101.01 Normal

Dari hasil simulasi, terlihat bahwa pada jaringan existing yang berbentuk

radial, bus PS3AC2 mengalami undervoltage hingga batas marginal. Maksud

dari batas marginal ini adalah nilai jatuh tegangan berkisar ±2,5% dari rating

peralatan.

4.4.2 Kualitas Tegangan pada Jaringan Planning (Ring)

Untuk mengubah sistem jaringan radial menjadi jaringan ring, direncanakan

penambahan sebuah kabel baru yang menghubungkan bus PS4AC3 dengan bus

PS3AC2. Diasumsikan bahwa panjang kabel adalah 1200 m dan ukuran kabel 2/0

AWG. Untuk memudahkan analisa, kabel baru ini kita namakan Cable B.

Simulasi ini dilakukan untuk melihat apakah dengan perubahan jaringan dari

radial ke ring, akan terjadi peningkatan kualitas tegangan pada sistem tenaga

listrik. Berikut merupakan hasil dari simulasi aliran daya pada jaringan ring:

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 82: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

67

Universitas Indonesia

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

R40

R42

Cable A

Cable B

Cable C

Cable D

Gambar 4.8 Diagram satu garis planning sistem jaringan ring

Tabel 4.16 Hasil aliran daya untuk planning jaringan ring

Nama

Peralatan

Kapasitas Operasi %Operasi Status

Cable D 310.24 A 91.06 A 29.35 Normal

Cable C 239.33 A 65.51 A 27.37 Normal

Cable A 310.24 A 83.87 A 27.03 Normal

Cable B 239.3 A 39.84 A 16.65 Normal

PS3-AC2 13.8 kV 13.554 kV 98.43 Normal

PS4-AC3 13.8 kV 13.559 kV 98.66 Normal

PS5-BG1 13.8 kV 13.673 kV 99.55 Normal

Dari hasil simulasi aliran daya terlihat bahwa kualitas tegangan pada jaringan

ring lebih baik dibandingkan kualitas tegangan pada jaringan radial. Dari tabel

di atas terlihat bahwa persen jatuh tegangan tidak melebihi ±2.5% dari

tegangan rating pada busbar. Hal ini dikarenakan pada jaringan distribusi ring,

supply untuk beban dikirim melalui dua sisi, sehingga tegangan jatuhnya lebih

kecil. Selain itu, pada jaringan distribusi ring, keandalan dan kontinuitas

penyaluran daya lebih terjaga karena jika terjadi suatu gangguan hubung

singkat pada saluran, maka supply untuk beban tidak terputus. Supply masih

bisa dikirim melalui saluran lainnya.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 83: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

68

Universitas Indonesia

4.5 Studi Aliran Daya Saat Terjadi Gangguan pada Cable D

Pada jaringan ring, perlu dilakukan simulasi aliran daya untuk tiap kasus

kemungkinan terjadi gangguan pada saluran. Hal ini perlu dilakukan untuk

melihat apakah sistem masih sanggup untuk beroperasi pada kondisi normal saat

terjadi gangguan. Biasanya yang menjadi fokus utama adalah batas kemampuan

rating peralatan dan besarnya jatuh tegangan pada tiap bus.

Dari beberapa simulasi aliran daya yang dilakukan untuk masing-masing

kasus, penulis mendapatkan bahwa pada kasus saat terjadi gangguan di Cable D

yang menyebabkan terputusnya saluran Cable D merupakan kasus terberat yang

mungkin dialami oleh sistem. Berikut merupakan diagram satu garis sistem jika

terjadi gangguan pada Cable D:

ke Melibur

ke Lalang

SWGR201

PS5-BG1

PS4-AC3

PS3-AC2

BG3/8 BG Cluster AC2 AC2A

AC3 BV CLDP MSEA

R19

R12

RB

RAR55

R51

Cable A

Cable B

Cable C

Gambar 4.9 Diagram satu garis saat terjadi gangguan pada Cable D

Dari gambar di atas terlihat bahwa saat terjadi gangguan hubung singkat pada

Cable D, yaitu kabel yang menghubungkan antara bus SWGR201 dan bus

PS5BG1, maka akan menyebabkan rele 42 dan rele 40 bekerja. Karena bekerjanya

kedua rele tersebut maka saluran Cable D menjadi saluran terbuka. Dengan

demikian maka supply untuk bus PS5BG1 diberikan melalui satu saluran, yaitu

melalui saluran yang melewati bus PS4AC3. Berikut merupakan hasil simulasi

aliran daya untuk kasus terputusnya saluran Cable D karena mengalami gangguan.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 84: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

69

Universitas Indonesia

Tabel 4.17 Hasil aliran daya saat terjadi gangguan pada Cable D

Nama Peralatan

Kapasitas Operasi %Operasi Status Kondisi

Cable C 239.33 A 27.85 A 11.64 Normal Normal Cable A 310.24 A 182.28 A 58.76 Normal Normal Cable B 239.3 A 54.42 A 22.74 Normal Normal PS3-AC2 13.8 kV 13.158 kV 95.35 Marginal Undervoltage PS4-AC3 13.8 kV 13.118 kV 95.06 Marginal Undervoltage PS5-BG1 13.8 kV 13.068 kV 94.7 Critical Undervoltage

Dari tabel di atas, tampak jelas terlihat bahwa bus paling jauh dari sumber,

yaitu bus PS5BG1, mengalami jatuh tegangan paling besar yaitu sebesar 94.7%.

Jatuh tegangan ini melebihi batas kritis dari batas yang diizinkan terjadi dalam

sistem, yaitu melebihi toleransi ±5%.

Jatuh tegangan kritis pada bus PS5BG1 ini diakibatkan oleh semakin

bertambah panjang saluran dari sumber menuju beban. Dalam hal ini panjang

saluran menuju PS5BG1 adalah 12.7 km. Semakin panjang saluran penghantar

maka semakin besar pula nilai hambatannya sehingga jatuh tegangan menjadi

semakin besar.

Untuk mengatasi hal ini, maka ada beberapa tindakan yang bisa

dipertimbangkan. Salah satunya adalah memperbesar ukuran kabel bawah tanah

yang digunakan pada jaringan ring. Semakin besar luas penampang kabel maka

nilai hambatannya semakin kecil. Selain pertimbangan merubah ukuran kabel,

pilihan lainnya adalah dengan menaikkan tap trafo antara Lalang dan Kurau.

Dengan menaikkan tegangan keluaran dari trafo, maka tegangan di Kurau juga

akan naik sehingga saat terjadi gangguan pada Cable D, jatuh tegangan yang

terjadi tidak melebihi batas kritis.

Tabel 4.18 Perbandingan hasil aliran daya setelah rekomendasi

Nama Peralatan

Kapasitas %Operasi Status Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah

Cable C 310.2 A 11.64 8.6 Normal Normal Cable A 310.2 A 58.76 56.8 Normal Normal Cable B 308.5 A 22.74 17 Normal Normal PS3-AC2 13.8 kV 95.35 98.9 Marginal Normal PS4-AC3 13.8 kV 95.06 97.89 Marginal Marginal PS5-BG1 13.8 kV 94.7 97.64 Critical Marginal

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 85: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

70

Universitas Indonesia

Tabel di atas merupakan hasil simulasi aliran daya dengan beberapa

penggantian sebagai berikut:

1. Mengganti Cable B dan Cable C dari ukuran 2/0 AWG menjadi 4/0 AWG

2. Menaikkan tap trafo pada saluran kabel bawah laut sebesar 2.5% pada tap

sekunder yang menuju Kurau

Dari hasil simulasi terlihat bahwa setelah dilakukan beberapa penggantian

ukuran kabel dan menaikkan tap trafo, maka jatuh tegangan rata-rata yang terjadi

pada jaringan di Kurau saat terjadi gangguan di Cable D menjadi lebih kecil yaitu

di bawah toleransi ±5%.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 86: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

71 Universitas Indonesia

BAB 5

KESIMPULAN

Dari pembahasan yang telah diuraikan pada bab-bab sebelumnya maka dapat

disimpulkan beberapa hal, yaitu:

1. Untuk menentukan penyetelan arus pada rele, lakukan simulasi aliran daya

untuk mendapatkan arus beban maksimum dan perhitungan arus gangguan

hubung singkat yang mungkin melewati rele. Penyetelan arus pada rele harus

lebih besar dari arus beban maksimum dan lebih kecil dari arus gangguan

minimum.

2. Dari hasil simulasi koordinasi rele, terlihat bahwa koordinasi antar rele telah

berjalan dengan baik, yaitu dengan waktu kerja antar rele utama dan rele

cadangan rata-rata 0.3 – 0.4 detik.

3. Dari hasil simulasi aliran daya, persen jatuh tegangan pada jaringan distribusi

ring lebih baik dibandingkan jaringan distribusi radial, yaitu dengan toleransi

jatuh tegangan pada jaringan distribusi ring tidak lebih dari ±2.5%. Misalnya

pada bus PS3AC2 persen tegangan berubah dari 97.23% pada jaringan radial

menjadi 98.43% pada jaringan ring.

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 87: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

72

DAFTAR ACUAN

[1] ANSI/IEEE Standard 242 – 2001 IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems

[2] ANSI/IEEE Standard 141 – 1993 IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants

[3] C. L. Wadhwa, Eletrical Power System, New Age International, 2009

[4] J. Lewis Blackburn, Protective Relaying: Principles and Application, CRC Press, 2006

[5] J. Lewis Blackburn, Symmetrical Components for Power Systems Engineering, Marcel Dekker, 1993

[6] Juan M. Gers & Edward J. Holmes, Protection of Electricity Distribution Network, IEE Press, 2004

[7] Karl Zimmerman & David Costello, “Fundamentals and Improvements for Directional Relays”, IEEE Journal, 2010

[8] L. G. Hewitson, et al, Practical Power System Protection, Newnes Elsevier, 2004

[9] M. Nanda Febriadi, “Analisis Koordinasi Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan Tanah Sebagai Pengaman Motor Induksi, Kabel, dan Trafo pada Plant XI di PT Indocement”, Tugas Akhir, Depok, 2008

[10] Perinov, “Simulasi dan Analisis Perbandingan Studi Aliran Beban dan Hubung Singkat Saluran Transmisi dari Sistem Radial Menjadi Loop”, Tugas Akhir, Depok, 2004

[11] Nasser Tleis, Power Systems Modelling and Faults Analysis, Newnes Elsevier, 2008

[12] Ridwan Gunawan & Nanang Rohadi, “Studi Perencanaan Sistem Proteksi Gardu Induk 150/20 kV Karet Lama dengan Menggunakan Relay Jarak”, Paper, Depok, 1998

[13] T. Davies, Protection of Industrial Power Systems, Pergamon Press, 1984

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 88: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

73

DAFTAR PUSTAKA

Alan L. Sheldrake, Handbook of Electrical Engineering – for Practitioners in the Oil, Gas, and Petrochemical Industry, John Wiley & Sons, 2003

ANSI/IEEE Standard 242 – 2001 IEEE Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems

ANSI/IEEE Standard 141 – 1993 IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants

B.M. Weedy & B.J. Cory, Electric Power System, John Wiley & Sons, 1998

C. Russel Mason, Art and Science Protective Relaying, GE Company

I.J. Nagrath & D.P. Kothari. Modern Power System Analysis, McGraw – Hill, 1980

J. Lewis Blackburn, Protective Relaying: Principles and Application, CRC Press, 2006

J. Lewis Blackburn, Symmetrical Components for Power Systems Engineering, Marcel Dekker, 1993

John Horak & Walt Babic, “Directional Overcurrent Relaying (67) Concepts”, Basler Electric Company

Juan M. Gers & Edward J. Holmes, Protection of Electricity Distribution Network, IEE Press, 2004

Karl Zimmerman & David Costello, “Fundamentals and Improvements for Directional Relays”, IEEE Journal, 2010

L. G. Hewitson, et al, Practical Power System Protection, Newnes Elsevier, 2004

Lou van der Sluis, Transient in Power Systems, John Wiley & Sons, 2001

M. Nanda Febriadi, “Analisis Koordinasi Rele Arus Lebih dan Rele Gangguan Tanah Sebagai Pengaman Motor Induksi, Kabel, dan Trafo pada Plant XI di PT Indocement”, Tugas Akhir, Depok, 2008

Nasser Tleis, Power Systems Modelling and Faults Analysis, Newnes Elsevier, 2008

PLN, Kriteria Desain Enjiniring Konstruksi Jaringan Distribusi Tenaga Listrik, 2010

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 89: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

74

Prabha Kundur, Power System Stability and Control, McGraw – Hill, 1994

T. Davies, Protection of Industrial Power Systems, Pergamon Press, 1984

Turan Gonen, Electrical Power Distribution System Engineering, McGraw – Hill, 1986

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 90: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

75

LAMPIRAN 1

DIAGRAM GARIS TUNGGAL SISTEM TENAGA LITRIK DI EMP MALACCA STRAIT

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 91: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

76

LAMPIRAN 2

HASIL SIMULASI KOORDINASI RELE UNTUK RELE FASA DAN RELE TANAH PADA PERENCANAAN JARINGAN DISTRIBUSI RING

DI EMP MALACCA STRAIT

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 92: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

77

Gambar L.2 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat SWGR201 untuk kasus F1a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 93: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

78

Gambar L.3 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat SWGR201 untuk kasus F1a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 94: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

79

Gambar L.4 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS3AC2 searah jarum jam untuk kasus F1b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 95: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

80

Gambar L.5 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS3AC2 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F1b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 96: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

81

Gambar L.6 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS3AC2 searah jarum jam untuk kasus F1b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 97: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

82

Gambar L.7 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS3AC2 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F1b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 98: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

83

Gambar L.8 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS3AC2 searah jarum jam untuk kasus F2a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 99: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

84

Gambar L.9 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS3AC2 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F2a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 100: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

85

Gambar L.10 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS3AC2 searah jarum jam untuk kasus F2a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 101: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

86

Gambar L.11 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS3AC2 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F2a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 102: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

87

Gambar L.12 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS4AC3 searah jarum jam untuk kasus F2b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 103: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

88

Gambar L.13 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS4AC3 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F2b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 104: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

89

Gambar L.14 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS4AC3 searah jarum jam untuk kasus F2b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 105: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

90

Gambar L.15 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS4AC3 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F2b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 106: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

91

Gambar L.16 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS4AC3 searah jarum jam untuk kasus F3a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 107: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

92

Gambar L.17 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS4AC3 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F3a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 108: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

93

Gambar L.18 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS4AC3 searah jarum jam untuk kasus F3a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 109: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

94

Gambar L.19 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS4AC3 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F3a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 110: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

95

Gambar L.20 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS5BG1 searah jarum jam untuk kasus F3b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 111: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

96

Gambar L.21 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS5BG1 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F3b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 112: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

97

Gambar L.22 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS5BG1 searah jarum jam untuk kasus F3b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 113: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

98

Gambar L.23 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS5BG1 berlawanan jarum jam untuk kasus F3b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 114: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

99

Gambar L.24 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS5BG1 searah jarum jam untuk kasus F4a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 115: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

100

Gambar L.25 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat PS5BG1 berlawanan arah jarum jam untuk kasus F4a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 116: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

101

Gambar L.26 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS5BG1 searah jarum jam untuk kasus F4a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 117: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

102

Gambar L.27 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat PS5BG1 berlawanan jarum jam untuk kasus F4a

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 118: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

103

Gambar L.28 Koordinasi rele untuk arus gangguan 3 fasa dekat SWGR201 berlawanan jarum jam untuk kasus F4b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010

Page 119: PERANCANGAN SISTEM KOORDINASI RELE PROTEKSI …lib.ui.ac.id/file?file=digital/20249112-R031094.pdf · 4.3.1 Titik Gangguan pada ... Gambar 2.1 Rangkaian tiga fasa seimbang dengan

104

Gambar L.29 Koordinasi rele untuk arus gangguan satu fasa ke tanah dekat SWGR201 berlawanan jarum jam untuk kasus F4b

Perancangan sistem..., Arif Wirawan, FT UI, 2010